磁控溅射薄膜生长全过程的计算机模拟研究

本文通过建立多尺度模型,结合模拟了磁控溅射中溅射原子的产生、溅射原子的碰撞传输、以及最终成膜的全过程,研究了基板温度、溅射速率、磁场分布和靶材-基板间距对薄膜生长过程与薄膜性能的影响.模拟结果显示,提高基板温度或降低溅射速率都会增加初期生长阶段薄膜的相对密度;磁场对靶的利用率有显著的影响,而对薄膜最终形貌的影响不大;增大靶材-基板间距会降低薄膜的粗糙度.     

工作参数对平面磁控溅射系统沉积速率的影响

为了分析磁场、阴极电压、气压和靶基板间距等工作参数对沉积速率的影响,本文对磁控放电过程和沉积过程进行了讨论,并着重对沉积速率计算的无碰撞模型和碰撞模型进行了研究.靶功率是影响沉积速率的关键因素,通过对磁控放电特性分析发现,随着磁场、电压的增大,等离子体阻抗降低,放电电流和靶功率增大,随着气压的增大,放电电流和靶功率先增大后减小;采用碰撞模型对沉积速率进行模拟发现,在靶功率恒定的情况下,沉积速率随着气压和靶基板间距的增大而减小.因此,在气压和靶基板间距保持恒定的情况下,沉积速率会随着磁场和电压的增大而增大;而在磁场、电压和靶基板间距保持恒定的情况下,沉积速率随着气压的增大,先增大后减小.上述结论对于薄膜制备效率和质量的提高具有一定的理论指导意义.     

磁控溅射设备中铜靶刻蚀形貌的仿真计算研究

提出了一种铜靶刻蚀形貌模拟方法,基于靶材溅射率与靶材表面磁场水平分量成正比的假设,以美国应用材料公司的小行星PVD磁控溅射装置为算例,实现了复杂运动轨迹铜靶刻蚀形貌的模拟,仿真计算结果与实际设备中铜靶刻蚀形貌有较好的一致性,为通过磁场分布研究靶材刻蚀形貌提供了一种理论方法。     

磁控溅射靶材刻蚀特性的模拟研究

靶材刻蚀特性是研究磁控溅射靶材利用率、薄膜生长速度和薄膜质量的关键因素.本文用有限元 分析软件ANSYS模拟了磁控溅射放电空间的磁场分布,用粒子模拟软件OOPIC Pro(object oriented particle in cell)模拟了放电过程,最后用SRIM(stopping and range of ions in matter)模拟了靶材的溅射特性,得到了靶材的刻蚀形貌和刻蚀速度,并讨论了不同工作气压和不同阴极电压对靶材刻蚀的影响.模拟结果表明:靶材刻蚀形貌与磁场分布有关,磁通密度越强,对应的靶材位置刻蚀越深;靶材的刻蚀速度随阴极电压的增大而增大,而当工作气压增大时,靶材的刻蚀速度先增大后趋向平衡,当工作气压超过一定的值时,刻蚀速度随气压的增大开始减小.模拟结果与实验观测进行了比较,二者符合较好.     

矩形平面磁控溅射装置若干参数的探讨

矩形平面磁控溅射装置中存在着诸如磁场、电场、气压、靶材、基片温度及速度、几何结构等参数间的相互影响，并且最终决定了沉积薄膜的性能。为了方便矩形平面磁控溅射装置的设计，就如下参数进行探讨：磁感应强度的设计与计算；电压、电流和气压的关系；基片温度及速度；膜厚均匀度。     

磁控过程的计算机模拟

本文基于蒙特卡罗方法,并结合SRIM软件,编制程序跟踪模拟了磁控溅射各物理过程的粒子状态.以铝靶材为例,得到了粒子在磁控溅射各物理过程的状态分布,讨论了工作参数对薄膜沉积过程的影响.模拟结果表明:溅射原子的能量主要分布在20 eV以下,当原子沉积到基片表面时,其能量主要分布在15 eV以下,但有两个分布峰值,两个分布峰值对应着快慢两种不同形式的沉积过程.原子沉积到基片 表面的位置大致服从正态分布,气压p和靶基距离d影响正态分布的方差,也即影响沉积原子在基片表 面分布的均匀性.功率与沉积速度呈良好的线性关系,在工作气压为1 Pa,靶基距离为60mm的条件下,当入射粒子的能量为250 eV时,模拟得到的功率效率最大.     

靶材溅射及溅射原子输运的计算机模拟

用软件SRIM及蒙特卡罗法综合模拟了靶材溅射及溅射原子输运的过程。模拟结果包括溅射原子输运到衬底时的能量、入射角和入射位置。由模拟结果知,溅射原子输运主要受P×d影响(P为真空室气压,d为靶基距),P×d愈大输运到衬底的溅射原子愈少,且能量愈小;溅射原子到达衬底时,能量集中在几电子伏范围内,且在能量很低的区域有分布峰;角度分布主要集中在垂直方向,这与从靶面出射时的分布相似,但垂直方向的分布有所减小;位置分布与从靶面出射时相比,分布范围在径向扩大、趋于均匀化,但主要在靶直径范围内。     

小圆形平面靶倾斜磁控溅射镀膜均匀性研究

基于小圆形平面靶倾斜磁控溅射的实际情况,针对靶材环形刻蚀槽与水平工件台存在夹角的特点,建立数学模型.利用MATLAB软件进行模拟仿真,研究靶材与工件台正对且高度固定时,不同夹角对膜厚分布的影响.我们发现在工件台相对靶材的水平距离上,膜厚先增加后降低.当靶材夹角适当时,在工件台固定的区域范围内,薄膜沉积速率的变化近似直线...     

磁控溅射中旋转阴极的对角效应及其解决途径

对角效应是一种存在于磁控溅射中,由于阳极的不对称分布而引起的一种不对称刻蚀的现象,表现为靠近阳极的一侧溅射跑道沿着霍尔电流方向的转角刻蚀明显增强,而另一侧对应转角刻蚀相对较弱,如为双靶时,表现为沿对角线方向刻蚀增强的现象,导致靶材的不均匀刻蚀及靶材利用率降低.文章研究了这种现象,对其成因进行了分析,并进一步阐明了如何避...     

磁控溅射矩形靶磁场的优化设计

磁控溅射靶材的利用率在降低生产成本中起着重要作用.正交的靶电磁场能显著地延长电子的运动路程,增加同工作气体分子的碰撞几率,提高等离子体密度,使磁控溅射速率数量级的提高,因此靶面正交电磁场的分布将决定靶的烧蚀情况.提出了2种改善矩形平面靶磁场分布的方法,经过分析,这2种设计将拓宽靶面的刻蚀范围,提高靶材的利用率.     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。