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談到磁控濺射,首先就要說(shuō)濺射技術(shù)。濺射技術(shù)是指使得具有一定能量的粒子轟擊材料表面,使得固體材料表面的原子或分子分離,飛濺落于另一物體表面形成鍍膜的技術(shù)。被粒子轟擊的材料稱為靶材,而被鍍膜的固體材料稱為基片。首先由極板發(fā)射出粒子,這些粒子一般是電子,接著使它們?cè)谕怆妶?chǎng)加速下與惰性氣體分子一般是氬氣分子(即Ar原子)碰撞,使得其電離成Ar離子和二次電子。Ar離子會(huì)受到電場(chǎng)的作用,以高速轟擊靶材,使靶材表面原子或分子飛濺出去,落于基片表面沉積下來(lái)形成薄膜。磁控濺射在技術(shù)上可以分為直流(DC)磁控濺射、中頻(MF)磁控濺射、射頻(RF)磁控濺射。北京單靶磁控濺射特點(diǎn)
磁控濺射的優(yōu)點(diǎn):(1)成膜致密、均勻。濺射的薄膜聚集密度普遍提高了。從顯微照片看,濺射的薄膜表面微觀形貌比較精致細(xì)密,而且非常均勻。(2)濺射的薄膜均具有優(yōu)異的性能。如濺射的金屬膜通常能獲得良好的光學(xué)性能、電學(xué)性能及某些特殊性能。(3)易于組織大批量生產(chǎn)。磁控源可以根據(jù)要求進(jìn)行擴(kuò)大,因此大面積鍍膜是容易實(shí)現(xiàn)的。再加上濺射可連續(xù)工作,鍍膜過(guò)程容易自動(dòng)控制,因此工業(yè)上流水線作業(yè)完全成為可能。(4)工藝環(huán)保。傳統(tǒng)的濕法電鍍會(huì)產(chǎn)生廢液、廢渣、廢氣,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。不產(chǎn)生環(huán)境污染、生產(chǎn)效率高的磁控濺射鍍膜法則可較好解決這一難題。江西高溫磁控濺射原理磁控濺射的優(yōu)點(diǎn):操作易控。
磁控濺射技術(shù)不只是科學(xué)研究和精密電子制造中常用的薄膜制備工藝技術(shù),經(jīng)過(guò)多年的不斷完善和發(fā)展,該技術(shù)也已經(jīng)成為重要的工業(yè)化大面積真空鍍膜技術(shù)之一,普遍應(yīng)用于玻璃、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生、電子工業(yè)等工業(yè)和民生領(lǐng)域。例如,采用磁控濺射工藝生產(chǎn)鍍膜玻璃,其膜層可以由多層金屬或金屬氧化物祖成,允許任意調(diào)節(jié)能量通過(guò)率、反射率,具有良好的美觀效果,被越來(lái)越多的被應(yīng)用于現(xiàn)代建筑領(lǐng)域。再比如,磁控濺射技術(shù)也能夠應(yīng)用于織物涂層,這些織物涂層可以應(yīng)用于安全領(lǐng)域,如防電擊、電磁屏蔽和機(jī)器人防護(hù)面料等,也可用于染料制作。這樣的涂層織物在醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、電子工業(yè)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。
用磁控靶源濺射金屬和合金很容易,點(diǎn)火和濺射很方便。這是因?yàn)榘校帢O),等離子體和被濺零件/真空腔體可形成回路。但若濺射絕緣體(如陶瓷),則回路斷了。于是人們采用高頻電源,回路中加入很強(qiáng)的電容,這樣在絕緣回路中靶材成了一個(gè)電容。但高頻磁控濺射電源昂貴,濺射速率很小,同時(shí)接地技術(shù)很復(fù)雜,因而難大規(guī)模采用。為解決此問(wèn)題,發(fā)明了磁控反應(yīng)濺射。就是用金屬靶,加入氬氣和反應(yīng)氣體如氮?dú)饣蜓鯕?。?dāng)金屬靶材撞向零件時(shí)由于能量轉(zhuǎn)化,與反應(yīng)氣體化合生成氮化物或氧化物。真空磁控濺射鍍膜技術(shù)所鍍玻璃多用于建筑玻璃和汽車玻璃這兩大用處。
磁控濺射的原理:靶材背面加上強(qiáng)磁體,形成磁場(chǎng)。在正負(fù)電極間施以高的電壓產(chǎn)生等離子體,使氬氣發(fā)生輝光放電。等離子體中的電子在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下做螺旋式運(yùn)動(dòng),飛向正電極,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與氬氣原子發(fā)生碰撞,產(chǎn)生Ar離子和電子,帶負(fù)電的電子又在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下向正電級(jí)做螺旋式運(yùn)動(dòng),電子再次與氬氣原子發(fā)生碰撞,隨著碰撞次數(shù)的增大,電子的能量逐漸降低,較后落在襯底上,這就使得高速電子對(duì)襯底轟擊產(chǎn)生的溫升大幅度降低。Ar離子向負(fù)極加速運(yùn)動(dòng),與靶材發(fā)生碰撞。能量適當(dāng)?shù)腁r離子離子轟擊靶材后使得靶材原子脫離靶材表面,較后沉積在襯底上形成薄膜。磁控濺射既降低濺射過(guò)程中的氣體壓力,也同時(shí)提高了濺射的效率和沉積速率。山西多層磁控濺射儀器
磁控濺射的優(yōu)點(diǎn):膜的牢固性好。北京單靶磁控濺射特點(diǎn)
磁控濺射生成的薄膜厚度的均勻性是成膜性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo),因此有必要研究影響磁控濺射均勻性的因素,以更好的實(shí)現(xiàn)磁控濺射均勻鍍膜。簡(jiǎn)單的說(shuō)磁控濺射就是在正交的電磁場(chǎng)中,閉合的磁場(chǎng)束縛電子圍繞靶面做螺線運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷撞擊工作氣體氬氣電離出大量的氬離子,氬離子在電場(chǎng)作用下加速轟擊靶材,濺射出呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。所以要實(shí)現(xiàn)均勻的鍍膜,就需要均勻的濺射出靶原子(或分子),這就要求轟擊靶材的氬離子是均勻的且是均勻的轟擊的。由于氬離子在電場(chǎng)作用下加速轟擊靶材,所以均勻轟擊很大程度上依賴電場(chǎng)的均勻。北京單靶磁控濺射特點(diǎn)