Харакат Мохсин Руми, PhD, профессор, профессор кафедры
10011; Багдад
Harakat Mohsin Roomy, PhD, Full Professor
10011; Baghdad
Мохаммед К. Халаф, PhD, профессор, профессор кафедры
10011; Багдад
Mohammed K. Khalaf, PhD, Full Professor
10011; Baghdad
Мохаммед Г. Хаммед, PhD, профессор, профессор кафедры
31011; Анбар
sc 59162014200
Mohammed G. Hammed, PhD, Full Professor
31011; Ramadi
sc 59162014200
Сочетание оптической эмиссионной спектроскопии с моделированием плазменного светового излучения представляет собой неинтрузивный и адаптируемый подход к определению характеристик плазмы.
Целью данного исследования было изучение температуры электронов плазмы, электронной плотности и других параметров плазмы при магнетронном распылении на постоянном токе в различных экспериментальных условиях в присутствии ниобиевой мишени и газовой смеси аргон-азот (Ar:N2).
Для оценки температуры и электронной плотности использовалась оптическая эмиссионная спектроскопия в диапазоне напряжений разряда 400–800 В и давлений газа 0,04–3,3 мбар. Измерения проводились во время осаждения покрытия из нитрида ниобия (NbN) методом магнетронного распыления при поддержке расстояния между зазорами 0,06 м и общей скорости потока 40 cтандартных кубических сантиметров в минуту. Температура электронов оценивалась путем построения графика Больцмана с несколькими ионными линиями Ar+, а плотность электронов определялась из отношения интенсивностей атомных и ионных линий с использованием уравнения Саха–Больцмана. Результаты исследований показали, что увеличение приложенного напряжения приводит к повышению температуры электронов, в то время как увеличение рабочего давления приводит к снижению температуры электронов. Наоборот, плотность электронов уменьшается с увеличением приложенного напряжения и увеличивается с ростом рабочего давления. Показано, что введение небольшого количества N2 в источник разряда во время процесса осаждения NbN приводит к улучшению электрических характеристик плазмы тлеющего разряда.
The combination of optical emission spectroscopy with models of plasma light emission represents a non-intrusive and adaptable approach for determining plasma characteristics.
This study aimed to investigate the plasma electron temperature, electron density, and other parameters of plasma within context DC magnetron sputtering, under a various experimental condition, in the existence of a Niobium target and an Argon:Nitrogen gas mixture.
To evaluate electron temperature and electron density, optical emission spectroscopy was employed at a range of discharge voltages (400–800 V) and gas pressures (0.04–3.3 mbar). The measurements were taken during the deposition of a Niobium nitride coating with in magnetron sputtering setup, maintaining a gap distance of 0.06 m and a total flow rate of 40 Standard Cubic Centimeters per Minute. The temperature of electron was assessed using Boltzmann plot strategy with several ion lines Ar+ lines, while density of electron was determined from the intensity ratio of atomic to ionic lines using Saha-Boltzmann equation. The results demonstrate that, for the plasma under investigation, an increase in the applied voltage lead to an elevation of temperature of electron, while an increase in the working pressure results in a reduction in the temperature of electron. Conversely, the density of electron decreases with the increasing applied voltage and increases with rising working pressure. Additionally, the findings indicate that the introduction of a modest quantity of nitrogen gas into the discharge source resulted in improved electrical characterization of the glowing discharge plasma during the Niobium nitride coating deposition process.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.