Time-resolved probe diagnostics of pulsed dc magnetron discharge during deposition of TiO.sub.x./sub. layers

0097914 - FZÚ 2012 RIV CH eng J - Journal Article
Straňák, V. - Hubička, Zdeněk - Adámek, P. - Blažek, J. - Tichý, M. - Špatenka, P. - Hippler, R. - Wrehde, S.
Time-resolved probe diagnostics of pulsed dc magnetron discharge during deposition of TiO_x layers.
[Časově rozlišená sondová diagnostika pulzního dc magnetronu za depozice TiO_x vrstev.]
Surface and Coatings Technology. Roč. 21, - (2006), s. 2512-2519. ISSN 0257-8972
R&D Projects: GA ČR GA202/05/2242
Grant - others:Deutsche Forschungsgemeinschaft(DE) SFB/TR 24
Institutional research plan: CEZ:AV0Z10100522
Keywords : magnetron discharge * pulsed magnetron * time and spatially-resolved probe diagnostics
Subject RIV: BL - Plasma and Gas Discharge Physics
Impact factor: 1.559, year: 2006

The paper presents an experimental study of a pulsed DC unbalanced magnetron discharge with Ti target. This system is being used for deposition of nanocrystalline TiOx thin films. The unbalanced magnetron was operated in pulsed regime with the low repetition frequency of modulation cycle ni(p) = 250 Hz and relatively short active part of modulation cycle Ta = 150 mus. Low average discharge current was used with maximum value about 1 A. Maximum instant discharge current in the active part of modulation cycle was 20 A. Relatively high plasma density up to value nn_e  1018 m-3 was achieved at these conditions but due the low average power absorbed in the plasma the heat load applied on the target and the substrate was low. Time- and spatially resolved Langmuir probe diagnostics was used for the systematic and detailed experimental study of the system. The time evolutions of electron density, electron temperature, plasma potential and EEPF were determined.

Článek prezentuje výsledky experimentální studie pulzního DC magnetronového výboje v nevyváženém modu s Ti terčem. Tento systém je používán k depozici monokrystalických TiOx tenkých vrstev. Nevyvážený magnetron byl provozován v pulzním režimu s nízkou opakovací frekvencí ni(p) = 250 Hz a relativně krátkou dobou aktivní části pulzu Ta = 150 mus. Střední dc proud výbojem dosahoval nízkých hodnot okolo 1 A. Maximální okamžitý proud v aktivní části pulsu dosahoval 20 A. Za těchto podmínek bylo dosaženo relativně vysoké elektronové hustoty n_epřibl. 1018 m-3 avšak zároveň ve výboji byl celkově absorbován nízký průměrný výkon a tak i teplotní zátěž terče a substrátu byla malá. Časově a prostorově rozlišená Langmuirovská diagnostika byla použita pro systematické a detailní experimentální studium systému. Časová závislost parametrů plazmatu – elektronová hustota, elektronová teplota, potenciál plazmatu a EEPF byly určeny během modulačního cyklu pulsů.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0156948