Характеристики і властивості магнетронного розряду.

За своєю фізикою магнетронний розряд це тліючий розряд. Тобто в ньому ті ж процеси,, що і в звичайному тліючому розряді.

• Вторинна емісія електронів, що виходять з катоду під дією бомбардування

• Іонізація газу електронами, що виходять з катоду.

ГМ=1

Коефіцієнт М в магнітному розряді збільшений в 10-100 разів. Підтримується при більш низьких напругах.

Виникнення розряду визначається кривою Пашена.

Відбувається ефективне утримання електронів в між катодному проміжку і магнетронний розряд можливий при значенні тиску 10^-3-10^-10 Торр завдяки схрещеним електричним полям.

Збільшення коефіцієнту М еквівалентне збільшенню тиску.

Структура магнітронного розряду

Магнетронний розряд має майже таку ж структуру як і звичайний тліючий розряд за виключенням впливу магнітного поля на структуру.

В випадку плоских електродів можемо намалювати наступну структуру

Тобто ззовні ці характеристики нагадують характеристики тліючого розряду.

КП – область катодного падіння потенціалу.

ПС – область позитивного стовпа

НС- область негативного світіння. Тут відбувається іонізація і збудження газу катодними ( ), що вийшли з катоду. Ці електрони отримують великий запас енергії в області катодного падіння потенціалу, а потім витрачають в області « негативного» світіння.

Область негативного світіння є джерелом іонів для області катодного падіння потенціалу.

Енергія іонів на катоді використовується на вторинну емісію електронів, на розпилення матеріалу катода і на нагрів катоду.

на емісію – 0,1%

на розпилення матеріалу катода 1-10%

нагрів катоду 90%

Іони і електрони з області негативного світіння дифундують в область аноду. Для іонів дифузія ускладнена, а для електронів – прискорена.

Роль іонів – компенсація просторового заряду електронів. Електрони в цій області мають малу енергію і тому слабо іонізують газ.

Ці явища аналогічні для тліючого розряду без магнітного поля.

Відмінність полягає в тому що завдяки магнітному полю ми втримуємо електрон біля катоду і не даємо йому дійти до аноду. В випадку звичайного тліючого розряду такого фактору немає і електрони без перешкод йдуть на анод.

В якійсь мірі гальмуючим фактором в звичайному розряді є зіткнення електронів з молекулами газу. Чим більше тиск газу тим більше зіткнень відбувається, але це призводить до зменшення енергії електронів і відображається на правій гілці кривої Пашена.

В випадку магнітного розряду має місце широка область тисків. Таким чином магнітний розряд ефективно використовувати при тисках менших чим pd_min на кривій Пашена.

Магнітний розряд з низьким тиском використовують для нанесення тонких плівок. При низьких тисках кількість зіткнень атомів ропилюємої речовини з молекулами газу мінімальна.

Рівняння магнітної системи можна представити наступним чином:

1. (pd - низкьке), але

Важливо щоб Це необхідно, щоб іони витрачали мінімальну енергію на зіткнення з молекулами газу.