The Effects of Electrodes Separation and Target Material by DC Discharge Magnetron Sputtering

number: 
3711
إنجليزية
department: 
Degree: 
Author: 
Ban Faisal Rasheed
Supervisor: 
Asst. Prof. Dr. Khalid A. Yahya
year: 
2016

     In this work,  a DC planner  magnetron  sputtering  system used.  Which  consists  of  a cylindrical  chamber, made from (Borosilicate). It contains two circular  electrodes  made  from  stainless  steel. The  cathode  electrode  is  carried  the  target  material  and  permanent  magnet  while a glass  sample, which  must coat, is  placed  on  the  anode  electrode.  In  this  works,  gold  and  silver used as a target  materials. The  objective  of  this  study  is  to examine  the  effects  of  operating  parameters  such  as,  electrodes  separation,  sputtering  current,  and  type  of  target  materials  on  the  properties  of  glass  surface  coated  under  the  influence  of  magnetic  field.  The  surface  morphology  for  the  coated  samples  are  studied  by  atomic  force  microscopy (AFM). Furthermore, electron  temperature,  ion  and  electron  densities  and  other  plasma  parameters  are  determined  by  a cylindrical  single  Langmuir  probe  where  the  pressure  up to(0.2 mbar). It  is  found  that  a linear  increase  in  electron  and  ion  densities  and  an  exponential  decrease  in  electron  temperature  with  five  values  of  electrodes  separation (3,4,4.5,5 and 6) cm. That was observed  for  gold  and  silver  target  materials. Also, the  discharge  voltage  using  gold  target  is  greater  than  that  for  silver  target. Electron  temperature  decreased  for  gold  and  silver  targets  as  the  electrodes  separation  increased. The ion density increased which caused  increasing  in  average  grain  diameter,  height  at  sputtering  current, Id=30 mA , when the target is gold. However,  the  average  grain  diameter  is  decreased  and  the  height  of  grain  increased  at   Id=40 mA  using  silver  target.  On  the  other  hand, the  values  of  electron  temperature  using  silver  target  is  greater  than  that  for  gold  target. Also, the  relation  of   average  grain  diameter,  height  and  roughness  surface  as  a function  of  electrodes  separation  are  nonlinear. The  minimum  average  values  of  grain  diameter, height  are  (90 nm) and  (6 nm)  respectively  for  using  gold  at  Id =30 mA  and  d=4 cm.  For  using  silver  at  Id =40 mA  the  minimum  average  grain  diameter is  also (90 nm)  at  d=5 cm  and   height  is (5.5 nm)  at d=4 cm. For  all  discharge currents (20,30,40,50 3and 60 )mA , the  minimum  average  grain  height  at  the  same  electrodes  separation d=4 cm  for  using  silver  and  gold  target  except  the  value  of  Id=50 mA,  whom  a maximum  average  grain  height   is  obtained.Finally,  the  sputtering  yield  for  silver  target  is  greater  than that for gold  target.