Modelamiento cinético de plasmas producidos en arcos catódicos en vacío para aplicaciones en el procesamiento de materiales.

Abstract

En este trabajo se presenta un modelamiento cinético espacio temporal que describe la región interelectródica en el proceso Deposición Física Vapor por Arco Catódico (PVD-AC), utilizando como material catódico el Cobre, Titanio y Zirconio. Se estudió el comportamiento de los parámetros presentes como son el potencial de plasma local, densidad y energía de partículas a partir de una descripción microscópica, determinada por las posiciones y las velocidades de estas. Las ecuaciones corresponden a un modelo de simetría esférica y se consideran los procesos dinámicos del plasma metálico con la presencia de un gas de fondo. Se realizó una solución numérica del modelo planteado usando los métodos de Runge Kutta y Diferencias Finitas, donde se analizó la expansión del plasma metálico con los diferentes materiales en el cátodo. Al comparar las simulaciones obtenidas, con las mediciones experimentales y reportes teóricos presentados en la literatura, se observa una buena predicción del comportamiento de los parámetros estudiados, lo que permite aplicar el modelo propuesto a los procesos de producción de películas delgadas mediante la técnica PVD-AC.

In this work is presented a kinetic temporal space modeling that describes the interelectronic region in the Cathodic Arc Vapor Physical Deposition (PVD-AC) process, using copper, titanium and Zirconium as the cathodic material. The behavior of the present parameters such as the local plasma potential, density and particle energy were studied from a microscopic description, determined by their positions and velocities. The equations correspond to a spherical symmetry model and the dynamic processes of the metallic plasma are considered with the presence of a background gas. A numerical solution of the model was carried out using the Runge Kutta and Finite Di erence methods, where the expansion of the metallic plasma with the di erent materials in the cathode was analyzed. Comparing the obtained simulations, with the experimental measurements and theoretical reports presented in the literature, a good prediction of the behavior of the studied parameters is observed, which allows to apply the proposed model to the processes of production of thin lms by the PVD- AC technique.