Diagnostika ionizačních center v HiPIMS výboji

Bc. Peter Burda

Bachelor's thesis

Diagnostics of ionization center in HiPIMS discharge

Abstract:

This thesis is dedicated to non-invasive single-shot spatial-resolved optical emission spectroscopy of high power impulse magnetron sputtering discharge (HiPIMS) with ICCD high-speed camera records. It is known that HiPIMS discharge is distinguished with azimuthally inhomogeneous zones of enhanced luminous intensity. These inhomogeneities are called ionization zones or spokes. At the beginning of the thesis, it is introduce the main motivation of ionization zone research. It continues with an introduction to plasma physics and discusses the methods of physical vapour deposition, with magnetron sputtering included. It also gives a theoretical and phenomenological view on ionization zones phenomena. It analyzes principles of used experimental devices or their components. In the end, it describes the conditions under which the experiments were conducted, shows the results and introduces results into the physical context of HiPIMS discharge.

Abstract:

Táto práca sa venuje diagnostike vysoko výkononného impulzného naprašovacieho magnetronového výboja (HiPIMS), ktorá je zameraná na priestorovo rozlíšenú optickú emisnú spektroskopiu a na záznam pomocou vysokorýchlostnej ICCD kamery. HiPIMS výboj sa z pozorovaní vyznačuje azitmutálne nehomogénnými zónami zvýšenej svetelnej intenzity. Tieto nehomogenity so zvýšenou svetelnou intenzitou nazývame ionizačné zóny alebo spoky. Práca uvádza hlavnú motiváciu skúmania tohto výboja, pokračuje základným rámcom fyziky plazmy, rozoberá metódy fyzikálnej depozície z pár, kde je zdôraznené magnetrónové naprašovanie, venuje sa teoretickému a fenomenologickému popisu ionizačných zón. Ďalej sú rozoberané princípy jednotlivých prístrojov a ich komponentov, ktorých fundamentálna funkcionalita je dôležitá pri ďalšej analýze dát. Nakoniec uvádza podmienky, pri ktorých boli vykonané experimenty, výsledky analýzy nameraných dát, ktoré sú uvedené do fyzikálneho kontextu HiPIMS výboja.

Keywords

HiPIMS, ionizačné zóny, spoky, magnetrónové naprašovanie, PVD, plazma, OES, vysokorýchlostná kamera, ionization zones, spokes, magnetron sputtering, plasma, high-speed camera

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2022
• Supervisor: Mgr. Jaroslav Hnilica, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics – nanotechnology / Physics – nanotechnology