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(zhuǎn)移到基體表面而成膜。磁控濺射的特點(diǎn)是成膜速率高，基片溫度低，膜的粘附性好，可實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜。該技術(shù)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(shù)”。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個(gè)正交電磁場。當(dāng)濺射產(chǎn)生的二次電子在陰極位降區(qū)內(nèi)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(yùn)動。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉(zhuǎn)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(qiáng)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(diǎn)。由于外加磁場的存在，電子的復(fù)雜運(yùn)動增加了電離率，實(shí)現(xiàn)了高速濺射。磁控濺射的技術(shù)特點(diǎn)是要在陰極靶面附件產(chǎn)生與電場方向垂直的磁場，一般采用永久磁鐵實(shí)現(xiàn)。磁控濺射是物理中氣相沉積的一種。湖北高溫磁控濺射技術(shù)

磁控濺射的種類：磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應(yīng)用對象。但有一共同點(diǎn)：利用磁場與電場交互作用，使電子在靶表面附近成螺旋狀運(yùn)行，從而增大電子撞擊氬氣產(chǎn)生離子的概率。所產(chǎn)生的離子在電場作用下撞向靶面從而濺射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源鍍膜均勻，非平衡式靶源鍍膜膜層和基體結(jié)合力強(qiáng)。平衡靶源多用于半導(dǎo)體光學(xué)膜，非平衡多用于磨損裝飾膜。磁控陰極按照磁場位形分布不同，大致可分為平衡態(tài)磁控陰極和非平衡態(tài)磁控陰極。平衡態(tài)磁控陰極內(nèi)外磁鋼的磁通量大致相等，兩極磁力線閉合于靶面，很好地將電子/等離子體約束在靶面附近，增加了碰撞幾率，提高了離化效率，因而在較低的工作氣壓和電壓下就能起輝并維持輝光放電，靶材利用率相對較高。但由于電子沿磁力線運(yùn)動主要閉合于靶面，基片區(qū)域所受離子轟擊較小。非平衡磁控濺射技術(shù)，即讓磁控陰極外磁極磁通大于內(nèi)磁極，兩極磁力線在靶面不完全閉合，部分磁力線可沿靶的邊緣延伸到基片區(qū)域，從而部分電子可以沿著磁力線擴(kuò)展到基片，增加基片區(qū)域的等離子體密度和氣體電離率。福建磁控濺射原理直流二極濺射采用直流光放電，三極濺射采用熱陰極支撐光放電。

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(gòu)成一個(gè)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(fù)偏壓來改善膜與基體的結(jié)合能力；非平衡平面磁控濺射為了將等離子區(qū)域擴(kuò)展，利用磁體擺放方式的調(diào)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(shù)：利用圓柱形磁控陰極實(shí)現(xiàn)濺射的技術(shù)磁控源是關(guān)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。

特殊濺射沉積技術(shù)：反應(yīng)濺射參數(shù)與生成物性能的關(guān)系：在純Ar狀態(tài)下濺射沉積的時(shí)純鋁膜，當(dāng)?shù)獨(dú)獗灰胝婵帐液?，靶面發(fā)生變化，隨氮?dú)獾牧坎粩嗌仙畛湟蜃酉陆?，膜?nèi)AlN含量上升，膜的介質(zhì)性提高，方塊電阻增加，當(dāng)?shù)獨(dú)膺_(dá)到某一值時(shí)，沉積膜就是純的AlN。同時(shí)電流不變的條件下，電壓下降，沉積速率降低。根據(jù)膜的導(dǎo)電性的高低可定性的將反應(yīng)濺射過程分為兩種模式--金屬模式和化合物模式，介乎兩者之間是過渡區(qū)。一般認(rèn)為膜的方塊電阻在1000之下是金屬模式，大于幾M為化合物模式。由于反應(yīng)氣體量的增加，靶面上會形成一層化合物，薄膜成分變化的同時(shí)沉積速率下降當(dāng)氣體量按原來增加量減少時(shí)，放電曲線及沉積速率都出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。在各種濺射鍍膜技術(shù)中，磁控濺射技術(shù)是較重要的技術(shù)之一。

高速率磁控濺射的一個(gè)固有的性質(zhì)是產(chǎn)生大量的濺射粒子而獲得高的薄膜沉積速率。高的沉積速率意味著高的粒子流飛向基片，導(dǎo)致沉積過程中大量粒子的能量被轉(zhuǎn)移到生長薄膜上，引起沉積溫度明顯增加。由于濺射離子的能量大約70%需要從陰極冷卻水中帶走，薄膜的較大濺射速率將受到濺射靶冷卻的限制。冷卻不但靠足夠的冷卻水循環(huán)，還要求良好的靶材導(dǎo)熱率及較薄膜的靶厚度。同時(shí)高速率磁控濺射中典型的靶材利用率只有20%～30%，因而提高靶材利用率也是有待于解決的一個(gè)問題。高速率磁控濺射本質(zhì)特點(diǎn)是產(chǎn)生大量的濺射粒子，導(dǎo)致較高的沉積速率。湖北高溫磁控濺射技術(shù)

磁控濺射屬于輝光放電范疇，利用陰極濺射原理進(jìn)行鍍膜。湖北高溫磁控濺射技術(shù)

磁控濺射的種類：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?，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，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)饣蜓鯕狻．?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。磁控反應(yīng)濺射絕緣體看似容易，而實(shí)際操作困難。主要問題是反應(yīng)不光發(fā)生在零件表面，也發(fā)生在陽極，真空腔體表面以及靶源表面，從而引起滅火，靶源和工件表面起弧等。德國萊寶發(fā)明的孿生靶源技術(shù)，很好的解決了這個(gè)問題。其原理是一對靶源互相為陰陽極，從而消除陽極表面氧化或氮化。冷卻是一切源所必需，因?yàn)槟芰亢艽笠徊糠洲D(zhuǎn)為熱量，若無冷卻或冷卻不足，這種熱量將使靶源溫度達(dá)一千度以上從而溶化整個(gè)靶源。湖北高溫磁控濺射技術(shù)

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