Казанский

Лабораторная работа 2. Получение тонких магнитных пленок на ди-

электрических подложках методом ВЧ-

магнетронного осаждения

Метод высокочастотного магнетронного осаждения

Движение электрона в переменном ВЧ поле

В отличие от постоянного, для переменного тока присутствие ди-

электрика в цепи не препятствие, переменный ток протекает через элек-

троды и при отсутствии разряда. Это позволяет распылять как проводники,

так и диэлектрические мишени.

В случае низких частот мы имеем последовательность кратковре-

менных разрядов постоянного тока с чередующейся полярностью напря-

жения, так как длительности каждого полупериода достаточно для полного

установления разряда. Таким образом, разряд на переменном токе низкой

частоты не отличается от разряда на постоянном токе в том смысле, что

для его поддержания также необходимы вторичные электроны, эмити-

руемые электродами, и что при уменьшении давления газа он погаснет при

том же его значении р_мин, что и соответствующий ему разряд на постоян-ном токе.
Начиная с частот 50 кГц и выше, р_мин постепенно снижается с ростом частоты. Очевидно, что разряд в этом случае пополняется электронами по-мимо вторичной электронной эмиссии из электродов. Генерация дополни-тельных электронов в высокочастотном разряде происходит потому, что электроны, колеблющиеся в ВЧ поле, могут приобрести энергию, доста-точную для ионизации объема газа.
Высокочастотным называют диапазон примерно от 1 до 100 МГц. Этот диапазон используется в радиовещании и для радиосвязи. Согласно международному соглашению, чтобы исключить радиопомехи, для мощ-ных лабораторных и промышленных установок выделили несколько узких

34

частотных интервалов. Для магнетронных распылительных систем чаще

всего употребляется частота f = 13,56 МГц, которой соответствует длина

волны = 22 м.

В любом разряде носителями электрического тока, как правило, слу-

жат свободные электроны. Тяжелые, малоподвижные ионы выступают в

роли носителей тока только там, где плотность электронов в сотни раз

меньше, чем плотность ионов. Обычно в высокочастотных разрядах газ ионизирован очень слабо (до степени 10^-8 – 10^-7), поэтому столкновения электронов с ионами или другими электронами не имеют большого значе-ния. Сталкиваясь с молекулами, электрон резко меняет направление своего движения (рассеивается).
Уравнение движения электрона в осциллирующем электрическом

_поле Е=E_o sin (t) в газе будет иметь вид: mV  eE₀ sint  mVv_m
здесь _m – эффективная частота столкновений электрона. Решение этого уравнения:

,
V  ^eE0 cos(t )   arctg^{ m }
_m v_m

^{r } m ²0 v_m^{2 sin(t )}

(8)

(9)

(10)

Рассмотрим два предельных случая.

_{1). При} v_m  _{столкновениями можно пренебречь – режим сво-}

бодных колебаний электрона.

_{2). При низ}к_их час_тота_{х и} час_ты_х ^с_толк_нове_ния_х v_m  совершает дрейфовое движение. В этом случае: