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。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(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碰撞,產(chǎn)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。磁控濺射適用于制備大面積均勻薄膜,并能實現(xiàn)單機年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。河北雙靶磁控濺射步驟
真空磁控濺射為什么必須在真空環(huán)境?濺射過程是通過電能,使氣體的離子轟擊靶材,就像磚頭砸土墻,土墻的部分原子濺射出來,落在所要鍍膜的基體上的過程。如果氣體太多,氣體離子在運行到靶材的過程中,很容易跟路程中的其他氣體離子或分子碰撞,這樣就不能加速,也濺射不出靶材原子來。所以需要真空狀態(tài)。而如果氣體太少,氣體分子不能成為離子,沒有很多可以轟擊靶材,所以也不行。只能選擇中間值,有足夠的氣體離子可以轟擊靶材,而在轟擊過程中,不至于因為氣體太多而相互碰撞致使失去太多的能量的氣體量。所以必須在較為恒定的真空狀態(tài)下。此狀態(tài)根據(jù)氣體分子直徑和分子自由程計算。一般在0.2-0.5Pa之間。湖北高溫磁控濺射步驟濺射所獲得的薄膜純度高、致密度好、成膜均勻性好。
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用對象。但有一共同點: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合力強。平衡靶源多用于半導體光學膜,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,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展到基片,增加基片區(qū)域的等離子體密度和氣體電離率。
磁控濺射鍍膜常見領域應用:1.一些不適合化學氣相沉積(MOCVD)的材料可以通過磁控濺射沉積,這種方法可以獲得均勻的大面積薄膜。2.機械工業(yè):如表面功能膜、超硬膜、自潤滑膜等.這些膜能有效提高表面硬度、復合韌性、耐磨性和高溫化學穩(wěn)定性,從而大幅度提高產(chǎn)品的使用壽命.3.光領域:閉場非平衡磁控濺射技術也已應用于光學薄膜(如增透膜)、低輻射玻璃和透明導電玻璃。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、微波和射頻屏蔽器件和器件、傳感器等。磁控濺射又稱為高速低溫濺射。
真空磁控濺射技術是指一種利用陰極表面配合的磁場形成電子陷阱,使在E×B的作用下電子緊貼陰極表面飄移。設置一個與靶面電場正交的磁場,濺射時產(chǎn)生的快電子在正交的電磁場中作近似擺線運動,增加了電子行程,提高了氣體的離化率,同時高能量粒子與氣體碰撞后失去能量,基體溫度較低,在不耐溫材料上可以完成鍍膜。這種技術是玻璃膜技術中的較較好技術,是由航天工業(yè)、兵器工業(yè)、和核工業(yè)三個方面相結合的至好技術的民用化,民用主要是通過這種技術達到節(jié)能、環(huán)保等作用。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。深圳雙靶磁控濺射價格
射頻磁控濺射是一種制備薄膜的工藝。河北雙靶磁控濺射步驟
用磁控靶源濺射金屬和合金很容易,點火和濺射很方便。這是因為靶,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,回路中加入很強的電容,這樣在絕緣回路中靶材成了一個電容。但高頻磁控濺射電源昂貴,濺射速率很小,同時接地技術很復雜,因而難大規(guī)模采用。為解決此問題,發(fā)明了磁控反應濺射。就是用金屬靶,加入氬氣和反應氣體如氮氣或氧氣。當金屬靶材撞向零件時由于能量轉化,與反應氣體化合生成氮化物或氧化物。河北雙靶磁控濺射步驟