磁控溅射镀膜机是制备全玻璃真空太阳集热管选择性吸收涂层的关键设备。为进一步进步选择性吸收涂层的功用，需求制备满足厚度的介质层，以下降选择性吸收涂层的反射率，添加涂层的吸收率。现在，Al-N/Al和Cu-Al/SS选择性吸收涂层介质层主要为AlN，选用磁控溅射镀膜技能制备选择性吸收涂层AlN介质层的堆积速率一般为1.5nm/min左右。而优质的选择性Al-N/Al和Cu-Al/SS选择性吸收涂层介质层厚度需求到达60nm～80nm。因而，仅制备介质层的工艺时刻将到达40min～60min。工艺时刻较长，出产功率较低。为了进步磁控溅射AlN介质层的堆积速率，提出了选用脉冲操控磁控溅射方式。
1 SPIK2000A型脉冲直流磁控溅射电源操控器作业原理
1.1操控原理
操控架构见图1.
图1 操控架构
如图1所示，等离子能量的供给来自SPIK的大电容， SPIK供给固定电压及瞬间的高电流, 作业进程中剧烈的能量反响由SPIK来承当。DC继续地对SPIK电容充电，SPIK可滤除DC的涟波，供给纯直流。操控器最高程控频率可达 50kHz，可自在调整脉冲时刻操控参数T+on,T+off,T -on,T-off，快速电弧侦测、抑弧时刻小于2 µs，多功用操作方式DC+, DC-,UP+,UP-, BP。
图2为对称(单DC)/非对称(双DC)脉冲输出图。
图2 输出方式
如图2所示，对称 (单 DC) / 非对称 (双 DC) 脉冲输出，可供给瞬间高功率发生高密度等离子体，可自在修改恣意波形脉冲输出。
1.2实验设备与对接方法
1.SPIK2000A型脉冲直流磁控溅射电源操控器，供给厂家为台湾伸昌电机股份有限公司。
2.镀膜机，全玻璃真空太阳能集热管镀膜机，腔体内径为φ750mm，中置柱状溅射铝靶，可镀φ37全玻璃真空集热管30支。
3.示波器，OS-5020型，供给厂家为韩国EZ.DIGITAL
对接方法为： 脉冲直流磁控溅射电源操控器电源输入端对接镀膜机直流电源的输出端，操控器输出端直接接镀膜机的阴极(靶)和阳极(机壳)，即该操控器串联在原电源输出和镀膜机的阴阳极之间，操控器的操控电源独自供给。
2 实验进程与数据
2.1稳定性测验
2.1.1作业方式
图3为负脉冲方式下的波形曲线，波形参数为T ?on=20μs，T ?off=10μs，图3中红线部分为有直流脉冲操控器输出的脉冲曲线，关于一个波形周期，电流作业时刻为20μs，非作业时刻，即电容充电时刻为10μs，曲线表现出典型的方波特征，且处于作业状况时，电压相对平稳，曲线显现电压动摇在±10V以内(保存预算)。图3中蓝色曲线为输入到脉冲操控器的电压波形，即电源自身输出的电压波形，其间最大电压为304V，最小电压为264V,这表明由直流电源输出的电压动摇在±20V规模内，相对稳定性较差。
图3 负脉冲方式下的波形曲线
图4为双极性脉冲作业方式下的波形曲线，设定参数为T ?on=40μs，T ?off=10μs，T+on=10μs，T+off=10μs。由图4中赤色曲线能够看出，在一个周期内，负脉冲作业时刻为40μs。
图4 双极性脉冲作业方式
波形为典型的方波，波形曲线平稳。负脉冲中止时刻(即%&&&&&%充电时刻)为10μs，波形动摇较大，正脉冲作业时刻为10μs，波形动摇也相对较大，正脉冲中止时刻为10μs，波形则为斜波。关于反响磁控溅射的作业特征而言，只要磁控溅射靶处于负电位状况时，才处于溅射状况，而处于正电位状况时，能够削弱，乃至消除靶外表正电荷的堆集，然后削减，乃至或许消除靶外表呈现的电弧。
2.1.2放电曲线测验
如图5所示，当fAr=57SCCM、本底真空1.4×10-3Pa、I=20A时，不同氮气流量时靶电压改变数据与曲线。
A 靶电压改变曲线 B 靶功率改变曲线
图5 不同作业方式下的靶电压和靶功率改变曲线
由图5能够看出，选用脉冲操控方式时，溅射靶电压和功率均有显着的进步，且选用双极性脉冲时的靶电压比负脉冲方式高。放电曲线的拐点方位随选用的作业方式不同而呈现前移或后移现象。
在溅射进程中，选用负脉冲作业时，溅射靶作业稳定性杰出，而选用双击脉冲作业方式时，当反响气体N2流量较大时，溅射电压偶尔会呈现超越800V的过压现象，形成体系断电维护。经过批改设定参数，能够消除溅射进程中的过压现象，但仍表现出偶尔的电压或电流的动摇问题。
2.1.3电弧检测验验
SPIK2000A型脉冲直流磁控溅射电源操控器具有侦测电弧放电和计数的功用，但不能显现累加计数。实验进程中别离设定了Arcl±200A、Arcl±150A、Arcl±100A、Arcl±75A、Arcl±50A、Arcl±40A、Arcl±35A、Arcl±30A等参数，作业方式为DC-，实验结果表明：Arcl在±150A以上时，简直侦测不到有电弧发生，Arcl在±100A时开端有电弧计数，并跟着规模的减小电弧计数添加。Arcl为±50A时，已经有显着的数量较多的电弧计数，数量级到达千数级。电弧计数数量随氮气流量的添加而添加。当Arcl设定为±40A，或规模更小时，电弧频频呈现，且累加计数很简单超出操控器设定的10000次规模而导致操控维护灭弧，电源不作业。Arcl设定为±30A，电源不作业，靶面不起辉光。在负脉冲和双极性脉冲作业方式时，当Arcl设定值别离为±100A、Arcl±75A、Arcl±50A三种参数，状况根本相似。
这表明，在堆积Al-N/Al涂层的反响磁控溅射工艺进程中，存在显着的电弧现象。在作业电流为20A～25A规模，电弧主要在会集在75A以下，少数在100A，简直没有超越150A的电弧发生。SPIK2000A型脉冲直流磁控溅射电源操控器具有必定的按捺电弧功用，但仍不能防止电弧的发生。而假如没有SPIK的操控，则工艺进程中或许会有更多的电弧发生。
现在测验的几种作业方式，并不能彻底消除靶外表电弧的发生，包含选用双极性脉冲的作业方式。而选用双极性脉冲作业方式时的正脉冲作业时刻段关于进步溅射速率不起任何效果，且一起浪费了功率。因而，关于微观质量要求不是极端严厉太阳选择性吸收涂层而言，相关于负脉冲作业方式，选用该种作业方式不必定是一种很好的方式。可是，关于涂层微观功用要求严厉的光学或半导体涂层，或许会有质量上的改进，如削减涂层缺点等。
2.2堆积速率测验
图6为优化后的不同作业方式下，单层涂层堆积速率测验表。能够看出，关于堆积减反层而言，选用附加直流脉冲操控器时，涂层的堆积速率显着大于无操控器时的涂层堆积速率，其堆积速率由1.45nm/min别离进步到3.93nm/min和4.93nm/min，别离进步了2.7倍和3.4倍。在堆积吸收层和减反层时，选用脉冲操控方式时，堆积速率也有较大的添加
图6 不同作业方式下单层涂层堆积速率
在3种作业方式中，以正负脉冲方式的堆积速率最高，其次是负脉冲作业方式，而直流作业方式的堆积速率最低。可是关于单位功率条件下的堆积速率而言， 仅在堆积减反层时，选用正负脉冲作业方式时，功率功率为其他两种作业方式的1.5倍，但绝对值并没有显着的进步，但此刻或许呈现电压过压现象。而在溅射吸收层和金属层时，则没有表现出显着的优势。
这表明：选用负脉冲和双极性脉冲时，能够经过进步溅射靶的溅射电压和溅射功率来进步涂层的堆积速率。但单位功率功率没有显着的进步。因而，在溅射电源功率节能方面没有表现出显着优势。但在进步出产功率，削减工艺时刻，进步产品功用，下降全体能耗等方面应具有较显着的优势。
3定论
1.选用SPIK操控方式进行太阳选择性吸收涂层的堆积时，相同作业条件下，溅射靶电压、功率均显着添加，涂层的堆积速率也显着添加，但单位功率功率添加不显着。
2.选用SPIK操控方式，能够较好地检测和按捺溅射进程中大电弧的发生，然后为制备优质的涂层供给协助。
3.经过选用SPIK操控方式，在进步出产功率，削减工艺时刻，进步产品功用，下降全体能耗等方面应具有较显着的优势。
