Структура пленок, напыляемых в слабом магнитном поле путем магнетронного распыления вещества

Объектом исследования являются плёнки меди, полученные с помощью МРС.
Цель работы – исследование пленок, образующихся в слабом постоянном магнитном поле из плазмы магнетронного разряда.
В процессе работы проводились: экспериментальные исследования работы магнетронных распылительных систем в среде смеси газов (аргон, кислород), получение покрытий меди, исследовалась кристаллическая и морфологическая структура и влияние слабого магнитного поля на её формирование.
Область применения данного покрытия: создание и усовершенствование полупроводниковых и фотоэлектронных элементов.

Введение ……………………………………………………………………………………………. 13

Глава 1. Получение тонких металлических пленок ……………………………… 16

1.1. Методы нанесения тонких металлических пленок ………………………. 16

1.1.1. Ионно-плазменные методы нанесения тонких пленок ………… 19

1.1.1.1. Катодное распыление …………………………………………………….. 20

1.1.1.2. Магнетронное распыление …………………………………………….. 23

1.2. Закономерности образования и роста пленочных покрытий ……….. 25

Глава 2. Экспериментальное оборудование и методика исследований…. 30

2.1. Экспериментальная установка ……………………………………………………. 30

2.1.1. Форвакуумный насос ВН-1МГ …………………………………………… 31

2.1.2. Вакуумметр ВИТ-2 с манометрическим преобразователем
ПМТ-4М 32

2.1.3. Источник питания GPR-100H05D ………………………………………. 33

2.1.4. Магнитометр АТЕ-8702 …………………………………………………….. 34

2.1.5. Магнетрон …………………………………………………………………………. 35

2.1.6. Вакуумная камера ……………………………………………………………… 37

2.2. Формирование пленок путем магнетронного распыления …………… 37

2.3. Экспериментальные данные и их интерпретация ………………………… 40

Глава 3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………… 45

3.1. Предпроектный анализ ………………………………………………………………. 45

3.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования …….. 45

3.1.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………………… 45
3.1.3. SWOT-анализ…………………………………………………………………….. 48

3.2. Планирование научно-исследовательских работ …………………………. 52

3.2.1. Структура работ в рамках научного исследования ……………… 52

3.2.2. Определение трудоемкости выполнения работ …………………… 53

3.2.3. Разработка графика проведения научного исследования …….. 54

3.2.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………. 56

3.2.5. Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………. 56

3.2.6. Основная заработная плата исполнителей темы …………………. 57

3.2.7. Отчисления во внебюджетные фонды ………………………………… 60

3.2.8. Контрагентные расходы …………………………………………………….. 60

3.2.9. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта 61

3.3. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ….. 62

Глава 4. Социальная ответственность …………………………………………………. 66

4.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………. 66

4.2. Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней
опасного и вредного воздействия и устранению их влияния при работе на
персонал68

4.2.1. Организационные мероприятия …………………………………………. 68

4.2.2. Организация рабочего места оператора ПК ………………………… 69

4.2.3. Условия безопасной работы ………………………………………………. 71

4.3. Электробезопасность …………………………………………………………………. 74

4.4. Пожарная и взрывная безопасность ……………………………………………. 75

Выводы………………………………………………………………………………………………. 77
Заключение ………………………………………………………………………………………… 77

Список используемых источников ……………………………………………………… 78

Приложение A ……………………………………………………………………………………. 83

4.4. Пожарная и взрывная безопасность

В зависимости от характеристики используемых в производстве
веществ и их количества, по пожарной и взрывной опасности помещения
подразделяются на категории А, Б, В, Г, Д. Так как помещение по степени
пожаровзрывоопасности относится к категории В, т.е. к помещениям с
твердыми сгорающими веществами, необходимо предусмотреть ряд
профилактических мероприятий.
Возможные причины загорания:
 неисправность токоведущих частей установок;
 работа с открытой электроаппаратурой;
 короткие замыкания в блоке питания;
 несоблюдение правил пожарной безопасности;
 наличие горючих компонентов: документы, двери, столы, изоляция
кабелей и т.п.
Мероприятия по пожарной профилактике подразделяются на:
организационные, технические, эксплуатационные и режимные.
Организационные мероприятия предусматривают правильную
эксплуатацию оборудования, правильное содержание зданий и территорий,
противопожарный инструктаж рабочих и служащих, обучение
производственного персонала правилам противопожарной безопасности,
издание инструкций, плакатов, наличие плана эвакуации.
К техническим мероприятиям относятся: соблюдение
противопожарных правил, норм при проектировании зданий, при устройстве
электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения,
правильное размещение оборудования.
К режимным мероприятиям относятся, установление правил
организации работ, и соблюдение противопожарных мер. Для
предупреждения возникновения пожара от коротких замыканий, перегрузок
и т. д. необходимо соблюдение следующих правил пожарной безопасности:
 исключение образования горючей среды (герметизация оборудования,
контроль воздушной среды, рабочая и аварийная вентиляция);
 применение при строительстве и отделке зданий несгораемых или
трудно сгораемых материалов;
 правильная эксплуатация оборудования (правильное включение
оборудования в сеть электрического питания, контроль нагрева
оборудования);
 правильное содержание зданий и территорий (исключение образования
источника воспламенения – предупреждение самовозгорания веществ,
ограничение огневых работ);
 обучение производственного персонала правилам противопожарной
безопасности;
 издание инструкций, плакатов, наличие плана эвакуации;
 соблюдение противопожарных правил, норм при проектировании
зданий, при устройстве электропроводов и оборудования, отопления,
вентиляции, освещения;
 правильное размещение оборудования;
 своевременный профилактический осмотр, ремонт и испытание
оборудования.
При возникновении аварийной ситуации необходимо:
 сообщить руководителю;
 позвонить в аварийную службу или МЧС – тел. 112;
 принять меры в соответствии с инструкцией.
Выводы

1. Разработана экспериментальная установка для напыления пленок оксида
меди путем магнетронного распыления мишени
2. Во внешнем постоянном магнитном поле 0-130 мТл получены пленки,
содержащие оксид меди и медь.
3. С помощью электронной микроскопии установлено, размер зерен на
поверхности пленок, напыляемых без внешнего магнитного поля,
составляет порядка 200 нм. Размер зерен напыляемых в магнитном поле
не превышает 100 нм.
4. Составлена феноменологическая модель процессов протекающих при
формировании пленок диамагнитных металлов во внешнем слабом
магнитном поле. Показано, что магнитное поле способствует
формированию ядер кристаллизации, что уменьшает размеры зёрен и
расстояния между ними.

Заключение

Проведенное исследование показало, что влияние слабого магнитного
поля на процесс формирования тонких металлических пленок в поле
магнетронного разряда позволяет получать более устойчивую и
равномерную кристаллическую и морфологическую структуру, нежели без
действия внешнего магнитного поля.

В дальнейших исследованиях планируется определить влияние слабого
магнитного поля на свойства и характеристики напыляемых пленок, а также
исследовать возможность напыления пленок на подложки из различных
материалов.

Результаты исследований могут быть использованы для улучшения
характеристик напыляемых пленок на предприятиях микроэлектроники,
космической промышленности, а также смежных научных отраслей.