Режимы формирования потоков ионов из лазерно-плазменного источника для осаждения нанопленок алюминия

Abstract

Рассмотрены физические процессы в лазерном источнике ионов алюминия для нанесения нанопленок. Обоснована электрическая схема источника ионов с двумя источниками питания. Источники питания независимы друг от друга. Ионный источник представляет собой мишень и воздействующее на нее лазерное излучение, подложку и сетку, расположенную между ними. Заряженные частицы (электроны и ионы) из эрозионного лазерного факела движутся на подложку. На подложке осаждается нанопленка за счет потока ионов алюминия. Методом контроля электронного и ионного токов экспериментально найдены условия, при которых после сетки на подложку движутся заряженные частицы, преимущественно в виде ионов. Проведены исследования временных характеристик ионных потоков в промежутке сетка-подложка при различных постоянных положительных потенциалах сетки по отношению к подложке и различных плотностях мощности воздействующего лазерного излучения. В наших экспериментах расстояние мишень-сетка составляло 6 см, расстояние сетка-подложка 6 см, прозрачность сетки 86%. В качестве материала лазерной мишени использовался алюминий А7. Плотность мощности лазерного излучения изменялась в интервале (2.54 – 5.41)∙108 Вт/см2. Показано, что технологическими режимами осаждения нанопленок можно управлять положительным потенциалом на сетке по отношению к подложке, изменяя величину ионного потока на подложку и его длительность. Кроме того, режимами осаждения нанопленок можно управлять изменением плотности мощности воздействующего лазерного излучения и сопротивлением утечки зарядов с подложки = Physical processes in aluminum ions laser source for deposition nanofilms have been considered. The electric scheme of an ions source with two power supply is proved. Power supplies are independent from each other. The ionic source represents a target and the acting laser radiation, the substrate and a grid located between them. From erosive a laser plume charged particles (electrons and ions) move on a substrate. Aluminum nanofilm is deposited on substrate due to an aluminum ions flow. It has experimentally found conditions under which after a grid on a substrate moves the charged particles flow, mainly in the form of ions by the control method of electronic and ionic currents. Temporary characteristics of ionic flow in a space a grid-substrate have been determined at various constant positive potentials of a grid in relation to a substrate and various of a power density of the acting laser radiation. In our experiments distance the target-grid was 6 cm, distance a grid-substrate 6 cm, grid transparency 86%. The laser target was aluminum (Al 1070). Laser radiation power density was changed in the interval (2.54 - 5.41)∙108 W/cm2. It is shown that the technological regimes of nanofilms deposition can be controlled by a positive potential on a grid in relation to a substrate, changing a value ionic flow to a substrate and its duration. Besides, the deposition nanofilms can be controlled by a change of power density of the acting laser radiation and resistance of charges leakage from a substrate