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真空磁控濺射的分類:平面磁控濺射:平衡平面濺射是較常用的平面靶磁控濺射,磁力線有閉合回路且與陰極平行,即在陰極表面構成一個正交的電磁場環(huán)形區(qū)域。等離子體被束縛在靶表面距離靶面大約60cm的區(qū)域,通常在基片上加負偏壓來改善膜與基體的結合能力;非平衡平面磁控濺射為了將等離子區(qū)域擴展,利用磁體擺放方式的調整,可以方便的獲得不同的非平衡磁控源。圓柱磁控濺射沉積技術:利用圓柱形磁控陰極實現(xiàn)濺射的技術磁控源是關鍵部分,陰極在中心位置的叫磁控源;陽極在中心位置的叫反磁控源。磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下,飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞,使其產生出Ar正離子。廣東多層磁控濺射工藝
磁控濺射設備的主要用途:(1)各種功能性薄膜:如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。例如,低溫沉積氮化硅減反射膜,以提高太陽能電池的光電轉換效率。(2)裝飾領域的應用,如各種全反射膜及半透明膜等,如手機外殼,鼠標等。(3)在微電子領域作為一種非熱式鍍膜技術,主要應用在化學氣相沉積或金屬有機。(4)化學氣相沉積困難及不適用的材料薄膜沉積,而且可以獲得大面積非常均勻的薄膜。(5)在光學領域:中頻閉合場非平衡磁控濺射技術也已在光學薄膜、低輻射玻璃和透明導電玻璃等方面得到應用。特別是透明導電玻璃普遍應用于平板顯示器件、太陽能電池、微波與射頻屏蔽裝置與器件、傳感器等。(6)在機械加工行業(yè)中,表面功能膜、超硬膜,自潤滑薄膜的表面沉積技術自問世以來得到長足發(fā)展,能有效的提高表面硬度、復合韌性、耐磨損性和抗高溫化學穩(wěn)定性能,從而大幅度地提高涂層產品的使用壽命。磁控濺射除上述已被大量應用的領域,還在高溫超導薄膜、鐵電體薄膜、巨磁阻薄膜、薄膜發(fā)光材料、太陽能電池、記憶合金薄膜研究方面發(fā)揮重要作用。福建高溫磁控濺射用途單向脈沖正電壓段的電壓為零!濺射發(fā)生在負電壓段。
磁控直流濺射法要求靶材能夠將從離子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極,從而該方法只能濺射導體材料,不適于絕緣材料。因為轟擊絕緣靶材時,表面的離子電荷無法中和,這將導致靶面電位升高,外加電壓幾乎都加在靶上,兩極間的離子加速與電離的機會將變小,甚至不能電離,導致不能連續(xù)放電甚至放電停止,濺射停止。故對于絕緣靶材或導電性很差的非金屬靶材,須用射頻濺射法(RF)。濺射過程中涉及到復雜的散射過程和多種能量傳遞過程:入射粒子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞,入射粒子的一部分動能會傳給靶材原子;某些靶材原子的動能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢壘(對于金屬是5-10eV),從而從晶格點陣中被碰撞出來,產生離位原子;這些離位原子進一步和附近的原子依次反復碰撞,產生碰撞級聯(lián);當這種碰撞級聯(lián)到達靶材表面時,如果靠近靶材表面的原子的動能大于表面結合能(對于金屬是1-6eV),這些原子就會從靶材表面脫離從而進入真空。
磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,能量交換后,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉移到基體表面而成膜。磁控濺射的特點是成膜速率高,基片溫度低,膜的粘附性好,可實現(xiàn)大面積鍍膜。該技術可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。磁控濺射是70年代迅速發(fā)展起來的一種“高速低溫濺射技術”。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。當濺射產生的二次電子在陰極位降區(qū)內被加速為高能電子后,并不直接飛向陽極,而是在正交電磁場作用下作來回振蕩的近似擺線的運動。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉移能量,使之電離而本身變成低能電子。這些低能電子較終沿磁力線漂移到陰極附近而被吸收,避免高能電子對極板的強烈轟擊,消除了二極濺射中極板被轟擊加熱和被電子輻照引起的損傷,體現(xiàn)出磁控濺射中極板“低溫”的特點。由于外加磁場的存在,電子的復雜運動增加了電離率,實現(xiàn)了高速濺射。磁控濺射的技術特點是要在陰極靶面附件產生與電場方向垂直的磁場,一般采用永久磁鐵實現(xiàn)。磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。
射頻磁控濺射,又稱射頻磁控濺射,是一種制備薄膜的工藝,特別是在使用非導電材料時,薄膜是在放置在真空室中的基板上生長的。強大的磁鐵用于電離目標材料,并促使其以薄膜的形式沉淀在基板上。使用鉆頭的人射頻磁控濺射過程的第一步是將基片材料置于真空中真空室。然后空氣被移除,目標材料,即構成薄膜的材料,以氣體的形式釋放到腔室中。這種材料的粒子通過使用強大的磁鐵被電離。現(xiàn)在以等離子體的形式,帶負電荷的靶材料排列在基底上形成薄膜。薄膜的厚度范圍從幾個原子或分子到幾百個。磁鐵有助于加速薄膜的生長,因為對原子進行磁化有助于增加目標材料電離的百分比。電離原子更容易與薄膜工藝中涉及的其他粒子相互作用,因此更有可能在基底上沉積。這提高了薄膜工藝的效率,使它們能夠在較低的壓力下更快地生長。對于大部分材料,只要能制成靶材,就可以實現(xiàn)濺射。湖北反應磁控濺射特點
磁控濺射是物相沉積的一種。廣東多層磁控濺射工藝
影響磁控濺射鍍膜結果的因素:1、濺射功率的影響,在基體和涂層材料確定的情況下,工藝參數(shù)的選擇對于涂層生長速率和涂層質量都有很大的影響.其中濺射功率的設定對這兩方面都有極大的影響。2、氣壓的影響,磁控濺射是在低氣壓下進行高速濺射,為此需要提高氣體的離化率,使氣體形成等離子體。在保證濺射功率固定的情況下,分析氣壓對于磁控濺射的影響。磁控濺射鍍膜的產品優(yōu)點:1、幾乎所有材料都可以通過磁控濺射沉積;2、可以根據(jù)基材和涂層的要求縮放光源并將其放置在腔室中的任何位置;3、可以沉積合金和化合物的薄膜,同時保持與原始材料相似的組成.磁控濺射鍍膜的產品特點1、磁控濺射所利用的環(huán)狀磁場迫使二次電子跳欄式地沿著環(huán)狀磁場轉圈.相應地,環(huán)狀磁場控制的區(qū)域是等離子體密度較高的部位。廣東多層磁控濺射工藝
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