Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2020,  том 17,  №1, 69-73

 

А.М. Исмаилов1, А.Э. Муслимов2

Анализ результатов распыления “горячей” мишени ZnO в рамках структурной зонной модели

1Дагестанский государственный университет, ул. Гаджиева, 43-а, 367000, Махачкала, Россия
2ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Ленинский пр., 59, 119333, Москва, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Распыление “горячей” мишени является быстро развивающейся областью в технологии магнетронных распылительных систем. В работе анализируются результаты экспериментов по распылению “горячих” керамических мишеней из ZnO в рамках структурной зонной модели. Применение усовершенствованной Торнтоном структурной зонной модели позволила объяснить формирование осадка в анодной и катодной областях на поверхности мишени ZnO при “горячем” распылении. Причиной формирования осадка ZnO является резкая неоднородность температуры между зоной эрозии, в которой плотность тока бомбардирующих мишень ионов максимальна, и более холодными анодной и катодной областями мишени ZnO. Вследствие низкой диффузионной активности адсорбированных атомов цинка и кислорода в анодной области с гомологической температурой около 0.27 формируются столбчатые микроструктуры ZnO, с высокой пористостью и низким кристаллическим качеством. В катодной области, с гомологической температурой около 0.34, в которой присутствует значительная поверхностная диффузионная составляющая атомов, формируются столбчатые кристаллиты ZnO с гексагональной вюрцитной структурой. В области эрозии наблюдается интенсивный разогрев, травление, испарение материала. Морфология поверхности мишени ZnO в области эрозии отличается высокой пористостью, с проявлением границ зерен, образованием бугорков травления, конусов, связанных с направлениями преимущественного распыления.

Ключевые слова: “горячее” распыление, мишень, пленки оксида цинка, электронная микроскопия, зонная модель.

УДК 620.179

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.01.011


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 17, No.1 (2020) 69-73

 

A.M. Ismailov1, A.E. Muslimov2

Analysis of “hot” ZnO-target sputtering results based on structure zone model

1Dagestan State University, Gadzhiyev Str., 43-а, Makhachkala, 367000, Russia
2FSRC “Crystallography and Photonics” RAS, Leninskii Pr., 59, Moscow, 117333, Russia

Sputtering a hot target is a rapidly developing field in the technology of magnetron sputtering systems. The results of experiments on spraying "hot" ceramic targets from ZnO within the framework of the structural zone model in work analyses. The Thornton-enhanced structural zone model explained the formation of sediment in the anode and cathode regions on the surface of the target ZnO in "hot" spraying. The reason for the formation of the ZnO precipitate is the sharp non-uniformity of the temperature between the erosion zone in which the current density of the target bombarding ions is maximized and the colder anode and cathode regions of the target ZnO. Due to the low diffusion activity of the adsorbed zinc and oxygen atoms, columnar microstructures of ZnO are formed in the anode region at a homology temperature of about 0.27, with high porosity and low crystal quality. In the cathode region, with a homology temperature of about 0.34, in which a significant surface diffusion component of atoms is present, ZnO crystallites with hexagonal wurtzite structure are formed. In the field of erosion, there is intense heating, etching, evaporation of the material. Morphology of the surface of the target ZnO in the area of erosion is characterized by high porosity, with the development of grain boundaries, formation of etchings, cones connected to directions of preferential spraying.

Keywords: “hot” sputtering, target, zinc oxide films, electron microscopy, zone model.