Seit mehr als vier Jahrzehnten wird die Magnetronsputterentladung erfolgreich bei der Abscheidung von dünnen Schichten eingesetzt und findet Anwendung in verschiedenen Bereichen, wie der Mikroelektronik, Photovoltaik oder bei der Fertigung von Optiken. Wesentlich bei diesem Verfahren ist das Magnetfeld des Magnetrons, welches durch einen zentralen und einen außenliegenden Magneten bestimmt wird und die Entladecharakteristik stark beeinflusst. Dies wird vor allem bei der Hochleistungsimpuls-Magnetronsputterentladung (HiPIMS) deutlich, da kleine Änderungen des Magnetfelds zu großen Schwankungen der Entladungseigenschaften führen können, insbesondere des Spitzenentladungsstroms und/oder der Entladungsspannung während eines Pulses. Wissenschaftler*innen des IOM, der Linköping University, University of Twente, Université Paris-Saclay, University of Iceland und dem KTH Royal Institute of Technology in Schweden haben nun gemeinsam den Einfluss des Magnetfelds auf die Elektronendichte und -temperatur, die Aufteilung der Entladungsspannung und dem Ionisationsbereich sowie den Mechanismus der Elektronenheizung in einer HiPIMS-Entladung analysiert. Die Untersuchungen zeigten u.a., dass die Elektronendichte und die Ionisierungswahrscheinlichkeit der gesputterten Spezies stark vom Entladungsstrom abhängen. Mit Hilfe des Entladungsstroms bzw. des Magnetfelds lassen sich zudem die Elektronendichte und -temperatur einstellen und die Ionisationswahrscheinlichkeit beeinflussen, was das Einstellen der Ionisierungsrate der Metallatome ermöglicht.     

Die Ergebnisse wurden nun im Journal of Physics D: Applied Physics veröffentlicht. Ausführliche Informationen im Artikel:

Influence of the magnetic field on the discharge physics of a high power impulse magnetron sputtering discharge
M. Rudolph, N. Brenning, H. Hajihoseini, M. A. Raadu, T. M. Minea, A. Anders, J. T. Gudmundsson, D. Lundin
https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac2968