يُعد كاثود الرش المغنطروني المغنطروني مكونًا حاسمًا في عملية الرش المغنطروني المغنطروني، وهو نوع من تقنيات الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) المستخدمة في تحضير الأغشية الرقيقة. يعمل هذا الكاثود كمنصة للمادة المستهدفة، وهي المادة التي سيتم ترسيبها كغشاء رقيق على الركيزة. المهبط سالب الشحنة ومزود بمجموعة من المغناطيسات الدائمة الموضوعة تحته. تعمل هذه المغناطيسات جنبًا إلى جنب مع المجال الكهربائي لخلق بيئة مجال معقدة تُعرف باسم الانجراف E×B، والتي تؤثر بشكل كبير على سلوك الإلكترونات والأيونات في محيط الهدف.
شرح مفصل:
-
تكوين القطب الكهربائي والتأين الغازي:
-
في نظام الرش المغنطروني المغنطروني، يتم وضع قطبين كهربائيين في حجرة مملوءة بغاز خامل منخفض الضغط، عادةً ما يكون الأرجون. يتم تركيب المادة المستهدفة، وهي المادة المراد ترسيبها كغشاء رقيق، على القطب السالب. عندما يتم تطبيق جهد عالي بين المهبط والأنود، فإنه يؤين غاز الأرجون، مما يؤدي إلى تكوين بلازما. وتحتوي هذه البلازما على أيونات الأرجون والإلكترونات الضرورية لعملية الاخرق.دور المجالات المغناطيسية:
-
تؤدي المغناطيسات الدائمة تحت المهبط دوراً حاسماً في تعزيز عملية التأين والتحكم في حركة الجسيمات المشحونة. ويتسبب المجال المغناطيسي، إلى جانب المجال الكهربائي، في أن تتبع الإلكترونات مسارات حلزونية بسبب قوة لورنتز. ويؤدي ذلك إلى إطالة مسار الإلكترونات في البلازما، ما يزيد من احتمال تصادمها مع ذرات الأرجون وتأينها. وتسهل كثافة البلازما العالية معدل أعلى من القصف الأيوني على الهدف.
-
عملية الاخرق:
-
يتم تسريع أيونات الأرجون المتأينة نحو الكاثود/الهدف سالب الشحنة بواسطة المجال الكهربائي. وعند الاصطدام، تعمل هذه الأيونات عالية الطاقة على إزاحة الذرات من سطح الهدف من خلال عملية تسمى الرش. وبعد ذلك تنتقل هذه الذرات المقذوفة عبر الفراغ وتترسب على الركيزة مكونة طبقة رقيقة.التحسين والتحسينات الحديثة:
صُممت كاثودات الاخرق المغنطروني الحديثة لتحسين عملية الاخرق من خلال تحسين ميزات مثل ضغط الترسيب ومعدل الترسيب وطاقة الذرات المتطايرة القادمة. وتشمل الابتكارات الحد من المكونات التي تحمي الأيونات واستخدام القوى المغناطيسية لتثبيت الهدف في مكانه، مما يعزز الاستقرار الحراري والميكانيكي.مساهمة الإلكترونات الثانوية:
