反應(yīng)磁控濺射:以金屬、合金、低價(jià)金屬化合物或半導(dǎo)體材料作為靶陰極,在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過程中與氣體粒子反應(yīng)生成化合物薄膜,這就是反應(yīng)磁控濺射。反應(yīng)磁控濺射普遍應(yīng)用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn),這是因?yàn)椋?1)反應(yīng)磁控濺射所用的靶材料和反應(yīng)氣體純度很高,因而有利于制備高純度的化合物薄膜。(2)通過調(diào)節(jié)反應(yīng)磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜,通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性。(3)反應(yīng)磁控濺射沉積過程中基板升溫較小,而且制膜過程中通常也不要求對基板進(jìn)行高溫加熱,因此對基板材料的限制較少。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。吉林專業(yè)磁控濺射處理
特殊濺射沉積技術(shù):以上面幾種做基礎(chǔ),為達(dá)到某些特殊目的而產(chǎn)生的濺射技術(shù)。1、反應(yīng)濺射:可分為兩類,第一種情況是靶為純金屬、合金或混合物,通入的氣體是反應(yīng)氣體,或Ar加上一部分反應(yīng)氣體;第二種情況是靶為化合物,在純氬氣氣氛中濺射產(chǎn)生分解,使膜內(nèi)缺少一種或多種靶成分,在濺射時(shí)需要補(bǔ)充反應(yīng)氣體以補(bǔ)償損失的成分。常用的反應(yīng)氣體有氧、氮、氧+氮、乙炔、甲烷等。1)反應(yīng)過程,反應(yīng)發(fā)生在表面--靶或基體上,活性氣體也可以形成活性基團(tuán),濺射原子與活性基團(tuán)碰撞也會形成化合物沉積在基體上。當(dāng)通入的反應(yīng)氣體壓強(qiáng)很低,或靶的濺射產(chǎn)額很高時(shí)化合物的合成發(fā)生在基體上,而且化合物的成分取決于濺射粒子和反應(yīng)氣體到達(dá)基體的相對速度,這種條件下,靶面的化學(xué)反應(yīng)消失或者是化合物分解的速度遠(yuǎn)大于合成的速度;當(dāng)氣體壓強(qiáng)繼續(xù)升高,或?yàn)R射產(chǎn)額降低時(shí)化合反應(yīng)達(dá)到某個(gè)域值,此后在靶上的化學(xué)合成速度大于逸出速度,認(rèn)為化合物在靶面進(jìn)行。貴州磁控濺射實(shí)驗(yàn)室脈沖磁控濺射是采用矩形波電壓的脈沖電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流電源進(jìn)行磁控濺射沉積。
磁控濺射的濺射技術(shù):直流濺射法:直流濺射法要求靶材能夠?qū)碾x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(dǎo)體材料。因?yàn)檗Z擊絕緣靶材時(shí),表面的離子電荷無法中和,這將導(dǎo)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(jī)會將變小,甚至不能電離,導(dǎo)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?qū)щ娦院懿畹姆墙饘侔胁?,須用射頻濺射法。濺射過程中涉及到復(fù)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,從而從晶格點(diǎn)陣中被碰撞出來,產(chǎn)生離位原子;這些離位原子進(jìn)一步和附近的原子依次反復(fù)碰撞,產(chǎn)生碰撞級聯(lián);當(dāng)這種碰撞級聯(lián)到達(dá)靶材表面時(shí),如果靠近靶材表面的原子的動能大于表面結(jié)合能,這些原子就會從靶材表面脫離從而進(jìn)入真空。
PVD技術(shù)特征:在真空室內(nèi)充入放電所需要的惰性氣體,在高壓電場作用下氣體分子因電離而產(chǎn)生大量正離子。帶電離子被強(qiáng)電場加速,便形成高能量的離子流轟擊蒸發(fā)源材料。在離子轟擊下,蒸發(fā)源材料的原子將離開固體表面,以高速度濺射到基片上并沉積成薄膜。RF濺射:RF濺射使用的頻率約為13.56MHz,它不需要熱陰極,能在較低的氣壓和較低的電壓下進(jìn)行濺射。RF濺射不只可以沉積金屬膜,而且可以沉積多種材料的絕緣介質(zhì)膜,因而使用范圍較廣。電弧離子鍍:陰極弧技術(shù)是在真空條件下,通過低電壓和高電流將靶材離化成離子狀態(tài),從而完成薄膜材料的沉積,該技術(shù)材料的離化率更高,薄膜性能更加優(yōu)異。真空室中裝有輝光放電的陰極,靶材就裝在此極表面上,接受離子轟擊。
磁控濺射鍍膜注意事項(xiàng):1、輻射:有些鍍膜要用到射頻電源,如功率大,需做好屏蔽處理。另外,歐洲標(biāo)準(zhǔn)在單室鍍膜機(jī)門框四周嵌裝金屬線屏蔽輻射;2、金屬污染:鍍膜材料有些對人體有害的,特別要注意真空室清理過程中出現(xiàn)的粉塵污染;3、噪音污染:如特別是一些大的鍍膜設(shè)備,機(jī)械真空泵噪音很大,可以把泵隔離在墻外;4、光污染:離子鍍膜過程中,氣體電離發(fā)出強(qiáng)光,不宜透過觀察窗久看。適用范圍:1、建材及民用工業(yè)中。2、在鋁合金制品裝飾中的應(yīng)用。3、高級產(chǎn)品零/部件表面的裝飾鍍中的應(yīng)用。4、在不銹鋼刀片涂層技術(shù)中的應(yīng)用。5、在玻璃深加工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。磁控濺射涂層有很好的牢固性,濺射薄膜與基板,機(jī)械強(qiáng)度得到了改善,更好的附著力。云南反應(yīng)磁控濺射鍍膜
在氣體可以電離的壓強(qiáng)范圍內(nèi)如果改變施加的電壓,電路中等離子體的阻抗會隨之改變。吉林專業(yè)磁控濺射處理
磁控濺射的工藝研究:1、傳動速度:玻璃基片在陰極下的移動是通過傳動來進(jìn)行的。低傳動速度使玻璃在陰極范圍內(nèi)經(jīng)過的時(shí)間更長,這樣就可以沉積出更厚的膜層。不過,為了保證膜層的均勻性,傳動速度必須保持恒定。鍍膜區(qū)內(nèi)一般的傳動速度范圍為每分鐘0~600英寸之間。根據(jù)鍍膜材料、功率、陰極的數(shù)量以及膜層的種類的不同,通常的運(yùn)行范圍是每分鐘90~400英寸之間。2、距離與速度及附著力:為了得到較大的沉積速率并提高膜層的附著力,在保證不會破壞輝光放電自身的前提下,基片應(yīng)當(dāng)盡可能放置在離陰極較近的地方。濺射粒子和氣體分子的平均自由程也會在其中發(fā)揮作用。當(dāng)增加基片與陰極之間的距離,碰撞的幾率也會增加,這樣濺射粒子到達(dá)基片時(shí)所具有的能力就會減少。所以,為了得到較大的沉積速率和較好的附著力,基片必須盡可能地放置在靠近陰極的位置上。吉林專業(yè)磁控濺射處理