تاثير المسافة بين الاقطاب ومادة الهدف باستخدام الترذيذ المغناطيسي ذو التيار المستمر == The Effects of Electrodes Separation and Target Material by DC Discharge Magnetron Sputtering
Author name:
بان فيصل رشيد
Supervisor name:
خالد عباس يحيى
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Master
University:
Al-Nahrain University - College Of Science - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1726 - p.pdf
Abstract:
تتكون منظومة الترذيذ البلازمي من حجرة تفريغ اسطوانية مصنوعة من مادة (Bolosilicate) وتحتوي على قطبين دائرين من st. st. يحمل الكاثود, مادة الهدف وكذلك المغناطيس الثابت اما قطب الانود فيحمل النماذج الزجاجية التي سوف يتم طلاءها .في هذا البحث استخدمت مادتي الذهب والفضة كمادة لهدف. الهدف من هذه الدراسة, هو دراسة تاثير عوامل التشغيل مثل, المسافة بين القطبين ونوع مادة الهدف على خصائص اشكال سطح زجاجي مطلي بوجود المجال المغناطيسي والتي تمت دراستها باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM). وايضا تم تحديد درجه حرارة الالكترون وكثافة الايونات والالكترونات واعلومات البلازما الاخرى بواسطة مجس لانكمور المنفرد عند ضغط ثابت (0.2 mbar).اظهرت نتائج هذه الدراسة بينت وجود زيادة خطية في كثافة الالكترونات والايونات وانخفاض اسي في درجة حرارة الالكترونات عند تغير المسافة بين القطبين ولخمسة قيم و(3,4,4.5,5 and 6)cm لمادتي الذهب والفضة وايضا تبين ان فولتيات التفريغ باستخدام الذهب كهدف هي اكبر منها في حالة الفضة. كذلك, وجد انه بزيادة المسافة بين القطبين فان درجة حرارة الالكترونات تقل لمادتي الذهب والفضة وكثافة الايون تزداد مسببة زيادة في قطر وارتفاع الحبيبة لتيار الترذيذ((I_d=30 mA باستخدام الذهب بينما يقل قطر الحبيبة ويزداد ارتفاعها باستخدام الفضة لتيار الترذيذ( (I_d=40 mA. من ناحيه اخرى, ان قيم درجة حرارة الالكترون باستخدام الفضة هي اكبر من القيم باستخدام الذهب وان علاقة قطر الحبيبة, وارتفاعها وخشونة السطح كدالة للمسافة بين القطبين هي ليست خطية. اصغر قيمة لمعدل قطر الحبيبة وارتفاعهاحصلنا عليه هو(90 nm) وnm)6) على التوالي لمادتي الذهب عند تبار الترذيذ ((I_d=30 mA و( . (d=4 cm وللفضة نفس قيمة قطر الحبيبة باستخدام الذهب عند(d=5 cm) لكن بارتفاع5.5 nm) ) عند (d=4 cm) ولتيار الترذيذ (I_d=40 mA). واصغر معدل ارتفاع للحبيبة لكل تيارات التفريغ 20,30,40,50 and 60 mA)) عند نفس المسافة بين القطبين (d=4 cm) باستخدام الفضة والذهب ولكل تيارات التفريغ ماعدا((〖 I〗_d=50 mA والذي يمثل اكبر معدل ارتفاع للحبيبة فيه باستخدام الذهب. واخيرا, ناتج عملية الترذيذ باستخدام الفضة اكبر مما عليه باستخدام الذهب. | In this work, a DC planner magnetron sputtering system used. Which consists of a cylindrical chamber, made from (Borosilicate). It contains two circular electrodes made from stainless steel. The cathode electrode is carried the target material and permanent magnet while a glass sample, which must coat, is placed on the anode electrode. In this works, gold and silver used as a target materials. The objective of this study is to examine the effects of operating parameters such as, electrodes separation, sputtering current, and type of target materials on the properties of glass surface coated under the influence of magnetic field. The surface morphology for the coated samples are studied by atomic force microscopy (AFM). Furthermore, electron temperature, ion and electron densities and other plasma parameters are determined by a cylindrical single Langmuir probe where the pressure up to(0.2 mbar). It is found that a linear increase in electron and ion densities and an exponential decrease in electron temperature with five values of electrodes separation (3,4,4.5,5 and 6) cm. That was observed for gold and silver target materials. Also, the discharge voltage using gold target is greater than that for silver target. Electron temperature decreased for gold and silver targets as the electrodes separation increased. The ion density increased which caused increasing in average grain diameter, height at sputtering current, Id=30 mA , when the target is gold. However, the average grain diameter is decreased and the height of grain increased at Id=40 mA using silver target. On the other hand, the values of electron temperature using silver target is greater than that for gold target. Also, the relation of average grain diameter, height and roughness surface as a function of electrodes separation are nonlinear. The minimum average values of grain diameter, height are (90 nm) and (6 nm) respectively for using gold at Id =30 mA and d=4 cm. For using silver at Id =40 mA the minimum average grain diameter is also (90 nm) at d=5 cm and height is (5.5 nm) at d=4 cm. For all discharge currents (20,30,40,50 3and 60 )mA , the minimum average grain height at the same electrodes separation d=4 cm for using silver and gold target except the value of Id=50 mA, whom a maximum average grain height is obtained. Finally, the sputtering yield for silver target is greater than that for gold target
