Jena 2013 – scientific programme

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 7: Niedertemperaturplasmen I

P 7.1: Invited Talk

Tuesday, February 26, 2013, 16:30–17:00, HS 3

Pulsaufgelöste schnelle Messungen der Wachstumsrate in HIPIMS-Plasmen — Felix Mitschker, Marina Prenzel, Jan Benedikt, •Christian Maszl und Achim von Keudell — Research Department Plasmas with Complex Interactions, Ruhr-Universität Bochum, Institute for Experimental Physics II, 44780 Bochum, Germany

Mit dem entwickelten Shutter-Konzept können Wachstumsraten während high power pulsed magnetron sputtering (HIPIMS) mit einer zeitlichen Auflösung von 25 µs gemessen werden. Dabei wird ein Schlitz mit einer Breite von 200 µm synchron mit dem HIPIMS-Puls über ein Substrat bewegt und der ankommende Teilchenfluß daher lateral über das Substrat verteilt. Profilometermessungen erlauben anschließend die zeitliche Veränderung der Wachstumsraten in den einzelnen Phasen der Entladung zu bestimmen. Zeitlich aufgelöste Wachstumsraten wurden für 0.25 Pa, 0.5 Pa und 1 Pa, sowie für Pulsdauern von 50 µs, 200 µs und 400 µs bei einer durchschnittlichen Leistung von 100 W gemessen. Die einzelnen Phasen des HIPIMS-Pulses, wie in der Literatur beschrieben, können klar unterschieden werden. Das Maximum der Wachstumsrate wird erst nach der Verarmung des Neutralgases durch das expandierende Plasma (”gas rarefaction”) erreicht. Nach Ende des Pulses, im ”afterglow”, nimmt die Wachstumsrate in einem Zeitraum von ∼100 µs sehr rasch ab, gefolgt von einer Phase von einigen ms in der die Wachstumsrate signifikant langsamer abnimmt. Der absolute Vergleich zwischen den einzelnen Entladungen zeigt, dass für sehr kurze Entladungen die Effizienz der Beschichtung auf 30 % abnimmt.