Титановая мишень Gr2 в Минске

Титановая мишень Gr2 — технические характеристики и применение

Титановая мишень Gr2 — это расходный элемент для магнетронного распыления, изготовленный из технически чистого титана марки Grade 2 (аналог ВТ1-0). Материал характеризуется сочетанием высокой пластичности, коррозионной стойкости и стабильной скорости распыления, что делает его базовым решением для нанесения функциональных покрытий в вакуумных установках.

Особенности материала Grade 2

Титан Gr2 относится к -сплавам с содержанием титана не менее 99,2%. В отличие от легированных марок, он не содержит алюминия и ванадия, что исключает загрязнение растущей плёнки посторонними элементами. Предел прочности материала составляет 340–420 МПа, относительное удлинение — не менее 20%, твёрдость по Виккерсу — 145–175 HV. Такие показатели обеспечивают устойчивость мишени к термоциклическим нагрузкам при плотности мощности до 10 Вт/см без образования микротрещин.

Для распылительных систем критически важна чистота поверхности мишени. Титановые мишени Gr2 поставляются с шероховатостью Ra 1,6 мкм и обезжиренной поверхностью, что минимизирует риск дугообразования при реактивном распылении. Плотность материала — 4,51 г/см, температура плавления — 1668 C, что позволяет использовать мишень в процессах с высокой энергией осаждения.

Форматы поставки и геометрия

Мишени Gr2 изготавливаются в нескольких исполнениях для различных типов магнетронов:

• плоские прямоугольные — для линейных магнетронов с длиной рабочей зоны от 200 до 3000 мм;
• цилиндрические — для ротационных распылительных систем с внешним диаметром 100–200 мм;
• дисковые — для планарных источников с диаметром 50–300 мм;
• профильные — для систем с фокусировкой потока распылённых частиц.

Толщина мишеней варьируется от 3 до 25 мм в зависимости от требуемого ресурса работы и конструкции магнитной системы. Для увеличения коэффициента использования материала применяются мишени с профилированной обратной стороной, повторяющей форму магнитного поля.

Технологии нанесения покрытий

Титановые мишени Gr2 используются в процессах магнетронного распыления на постоянном токе (DC) и в среднем частотном диапазоне (MF). При распылении в среде аргона формируются металлические плёнки Ti с высокой адгезией к подложке. В реактивных процессах с подачей азота или кислорода образуются нитридные (TiN) и оксидные (TiO) покрытия с контролируемой стехиометрией.

Для стабилизации реактивного процесса рекомендуется использовать импульсное питание с частотой 20–100 кГц и обратной полярностью, что подавляет образование дуговых разрядов на поверхности мишени. Оптимальное рабочее давление — 0,1–1,0 Па, скорость распыления при мощности 5 Вт/см достигает 0,3–0,5 нм/с.

Области промышленного применения

Покрытия, получаемые распылением титановой мишени Gr2, востребованы в следующих отраслях:

• производство декоративных и износостойких покрытий TiN для режущего инструмента и оснастки;
• нанесение биосовместимых слоёв на имплантаты и хирургические инструменты;
• формирование прозрачных проводящих и барьерных слоёв в оптоэлектронике;
• создание коррозионно-стойких покрытий для компонентов химического оборудования;
• осаждение адгезионных подслоёв перед нанесением золота, серебра или платины.

Титановые мишени Gr2 применяются в установках для нанесения покрытий на архитектурное стекло, в линиях производства тонкоплёночных солнечных панелей и в вакуумных системах для металлизации полимерных плёнок. Материал совместим с большинством коммерческих магнетронов, включая оборудование компаний Leybold, Von Ardenne и Applied Materials.

Критерии выбора и эксплуатации

При подборе мишени Gr2 необходимо учитывать плотность мощности, способ крепления (механический зажим, пайка индием или эпоксидным клеем) и требуемый ресурс. Для реактивного распыления рекомендуется использовать мишени с чистотой поверхности не ниже класса 5 по ГОСТ 2789. Контроль остаточной толщины в процессе эксплуатации позволяет предотвратить прожог подложки и повреждение магнитной системы.

Хранение мишеней Gr2 должно исключать контакт с влагой и агрессивными средами. Рекомендуемая температура хранения — от 5 до 35 C при относительной влажности не более 60%. Перед установкой в вакуумную камеру поверхность мишени дополнительно обезжиривается изопропиловым спиртом или ацетоном.

Вопросы и ответы