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放电气压对溅射坑形貌的影响:辉光放电质谱的理论与应用

时间:2023-11-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:放电气压大小决定了参与碰撞的Ar原子数量。气压过小时,离子束分布不均,不利于平整溅射坑的获得。但样品表面附近的鞘层距离会随着气压的增大而减小,辉光放电会向样品溅射孔边缘扩散,导致溅射坑边缘出现倾斜。图5.4 放电气压对聚四氟乙烯、黄铜、陶瓷溅射速率的影响[18]图5.5 放电气压为0.08Torr、0.09Torr、0.1Torr时黄铜样品的溅射坑形貌[18]

放电气压对溅射坑形貌的影响:辉光放电质谱的理论与应用

辉光放电中,放电腔体中放电气压决定了原子平均自由程,从而影响辉光放电过程,如轰击粒子的能量、溅射出的分析物的扩散以及负辉区粒子间的碰撞速率。在较高的气压下,阴极附近区域溅射粒子的密度和能量随之增加,从而使得溅射速率增大[18]

在较高的气压下,阴极表面轰击粒子的数量和能量增加,溅射速率增加。在VG9000型GD-MS实验中,在较低电压和气压下可获得0.1μm/h的溅射速率,而在较高电压和气压下可获得大约30μm/h的溅射速率。不同基体样品的溅射深度(及溅射速率)受气压的影响较大。在相同的放电功率条件下,聚四氟乙烯、黄铜、陶瓷三种基体溅射速率随气压的变化如图5.4所示。

放电气压大小决定了参与碰撞的Ar原子数量。气压过小时,离子束分布不均,不利于平整溅射坑的获得。气压过大时,在阴极表面附近产生较大的粒子密度,从而产生更多的溅射,溅射坑的深度随气压的增大显著增加。但样品表面附近的鞘层距离会随着气压的增大而减小,辉光放电会向样品溅射孔边缘扩散,导致溅射坑边缘出现倾斜。另外,较高气压下,溅出的样品原子再沉积现象严重,不利于准确的深度剖析。不同放电气压下黄铜样品的溅射坑形貌如图5.5所示。

图5.4 放电气压对聚四氟乙烯、黄铜、陶瓷溅射速率的影响[18](www.xing528.com)

(1Torr=133.322Pa)

图5.5 放电气压为0.08Torr(a)、0.09Torr(b)、0.1Torr(c)时黄铜样品的溅射坑形貌[18]

(1Torr=133.322Pa)

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