直流濺射的結(jié)構(gòu)原理: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;安裝鍍膜基片或工件的樣品臺以及真空室接地,作為陽極。操作時將真空室抽至高真空后,通入氬氣,并使其真空度維持在1.0Pa左右,再加上2-3kV的直流電壓于兩電極之上,即可產(chǎn)生輝光放電。此時,在靶材附近形成高密度的等離子體區(qū),即負(fù)輝區(qū)該區(qū)中的離子在直流電壓的加速下轟擊靶材即發(fā)生濺射效應(yīng)。由靶材表面濺射出來的原子沉積在基片或工件上,形成鍍層。磁控濺射靶的非平衡磁場不只有通過改變內(nèi)外磁體的大小和強度的永磁體獲得,也有由兩組電磁線圈產(chǎn)生。四川雙靶磁控濺射流程
磁控濺射靶材的制備方法:磁控濺射靶材的制備技術(shù)方法按生產(chǎn)工藝可分為熔融鑄造法和粉末冶金法兩大類,在靶材的制備過程中,除嚴(yán)格控制材料的純度、致密度、晶粒度以及結(jié)晶取向之外,對熱處理工藝條件、后續(xù)成型加工過程亦需要加以嚴(yán)格的控制,以保證靶材的質(zhì)量。1、熔融鑄造法:與粉末冶金法相比,熔融鑄造法生產(chǎn)的靶材產(chǎn)品雜質(zhì)含量低,致密度高。2、粉末冶金法:通常,熔融鑄造法無法實現(xiàn)難熔金屬濺射靶材的制備,對于熔點和密度相差較大的兩種或兩種以上的金屬,采用普通的熔融鑄造法,一般也難以獲得成分均勻的合金靶材;對于無機非金屬靶材、復(fù)合靶材,熔融鑄造法更是無能為力,而粉末冶金法是解決制備上述靶材技術(shù)難題的較佳途徑。同時,粉末冶金工藝還具有容易獲得均勻細(xì)晶結(jié)構(gòu)、節(jié)約原材料、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。四川平衡磁控濺射鍍膜射頻磁控濺射,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(dǎo)電材料時。
磁控濺射技術(shù)有: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。因為轟擊絕緣靶材時,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模氂蒙漕l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,從而從晶格點陣中被碰撞出來,產(chǎn)生離位原子;這些離位原子進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,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入真空。
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行的。低傳動速度使玻璃在陰極范圍內(nèi)經(jīng)過的時間更長,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。直流磁控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。
直流濺射的結(jié)構(gòu)原理如下: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;安裝鍍膜基片或工件的樣品臺以及真空室接地,作為陽極。操作時將真空室抽至高真空后,通入氬氣,并使其真空度維持在1.0Pa左右,再加上2-3kV的直流電壓于兩電極之上,即可產(chǎn)生輝光放電。此時,在靶材附近形成高密度的等離子體區(qū),即負(fù)輝區(qū)該區(qū)中的離子在直流電壓的加速下轟擊靶材即發(fā)生濺射效應(yīng)。由靶材表面濺射出來的原子沉積在基片或工件上,形成鍍層。磁控濺射的優(yōu)點如下:操作易控。四川雙靶磁控濺射流程
磁控濺射的優(yōu)點如下:基板有低溫性。相對于二級濺射和熱蒸發(fā)來說,磁控濺射加熱少。四川雙靶磁控濺射流程
磁控濺射方法可用于制備多種材料,如金屬、半導(dǎo)體、絕緣子等。它具有設(shè)備簡單、易于控制、涂覆面積大、附著力強等優(yōu)點。磁控濺射發(fā)展至今,除了上述一般濺射方法的優(yōu)點外,還實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。磁控濺射鍍膜常見領(lǐng)域應(yīng)用:1、各種功能薄膜。如具有吸收、透射、反射、折射、偏振等功能。例如,在低溫下沉積氮化硅減反射膜以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。2、微電子??勺鳛榉菬徨兡ぜ夹g(shù),主要用于化學(xué)氣相沉積。3、裝飾領(lǐng)域的應(yīng)用:如各種全反射膜和半透明膜;比如手機殼、鼠標(biāo)等。四川雙靶磁控濺射流程