反應磁控濺射是以金屬、合金、低價金屬化合物或半導體材料作為靶陰極,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生成化合物薄膜,這就是反應磁控濺射。反應磁控濺射普遍應用于化合物薄膜的大批量生產,這是因為:1、反應磁控濺射所用的靶材料和反應氣體純度很高,因而有利于制備高純度的化合物薄膜。2、通過調節(jié)反應磁控濺射中的工藝參數,可以制備化學配比或非化學配比的化合物薄膜,通過調節(jié)薄膜的組成來調控薄膜特性。3、反應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行高溫加熱,因此對基板材料的限制較少。4、反應磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜,并能實現單機年產上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產。磁控濺射的優(yōu)點如下:膜的牢固性好。湖北磁控濺射鍍膜
磁控濺射技術有:直流磁控濺射技術。為了解決陰極濺射的缺陷,人們在20世紀70年發(fā)出了直流磁控濺射技術,它有效地克服了陰極濺射速率低和電子使基片溫度升高的弱點,因而獲得了迅速發(fā)展和普遍應用。其原理是:在磁控濺射中,由于運動電子在磁場中受到洛侖茲力,它們的運動軌跡會發(fā)生彎曲甚至產生螺旋運動,其運動路徑變長,因而增加了與工作氣體分子碰撞的次數,使等離子體密度增大,從而磁控濺射速率得到很大的提高,而且可以在較低的濺射電壓和氣壓下工作,降低薄膜污染的傾向;另一方面也提高了入射到襯底表面的原子的能量,因而可以在很大程度上改善薄膜的質量。同時,經過多次碰撞而喪失能量的電子到達陽極時,已變成低能電子,從而不會使基片過熱。因此磁控濺射法具有“高速、“低溫”的優(yōu)點。高溫磁控濺射分類磁控濺射技術得以普遍的應用是由該技術有別于其它鍍膜方法的特點所決定的。
磁控濺射是物理的氣相沉積的一種,也是物理的氣相沉積中技術較為成熟的。磁控濺射的工作原理是電子在電場的作用下,在飛向基材過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出氬正離子和新的電子;新電子飛向基材,氬正離子在電場作用下加速飛向陰極靶,并以高能量轟擊靶表面,使靶材發(fā)生濺射;在濺射粒子中,中性的靶原子或分子沉積在基材上形成薄膜。磁控濺射技術制備的薄膜具有硬度高、強度大、耐磨性好、摩擦系數低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。磁控濺射鍍膜工藝過程簡單,對環(huán)境無污染,耗材少,成膜均勻致密,與基材的結合力強。這種技術廣泛應用于航空航天、電子、光學、機械、建筑、輕工、冶金、材料等領域,是太陽選擇性吸收涂層更理想的制備方法。
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?,F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。濺射是指荷能顆粒轟擊固體表面,使固體原子或分子從表面射出的現象。
磁控濺射技術原理如下:濺射鍍膜的原理是稀薄氣體在異常輝光放電產生的等離子體在電場的作用下,對陰極靶材表面進行轟擊,把靶材表面的分子、原子、離子及電子等濺射出來,被濺射出來的粒子帶有一定的動能,沿一定的方向射向基體表面,在基體表面形成鍍層。濺射鍍膜較初出現的是簡單的直流二極濺射,它的優(yōu)點是裝置簡單,但是直流二極濺射沉積速率低;為了保持自持放電,不能在低氣壓下進行;在直流二極濺射裝置中增加一個熱陰極和陽極,就構成直流三極濺射。增加的熱陰極和陽極產生的熱電子增強了濺射氣體原子的電離,這樣使濺射即使在低氣壓下也能進行;另外,還可降低濺射電壓,使濺射在低氣壓,低電壓狀態(tài)下進行;同時放電電流也增大,并可單獨控制,不受電壓影響。在熱陰極的前面增加一個電極,構成四極濺射裝置,可使放電趨于穩(wěn)定。但是這些裝置難以獲得濃度較高的等離子體區(qū),沉積速度較低,因而未獲得普遍的工業(yè)應用。安裝鍍膜基片或工件的樣品臺以及真空室接地,作為陽極。高溫磁控濺射分類
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。湖北磁控濺射鍍膜
磁控濺射法是在高真空充入適量的氬氣,在陰極和陽極之間施加幾百K直流電壓,在鍍膜室內產生磁控型異常輝光放電,使氬氣發(fā)生電離。磁控濺射法優(yōu)勢特點:較常用的制備磁性薄膜的方法是磁控濺射法。氬離子被陰極加速并轟擊陰極靶表面,將靶材表面原子濺射出來沉積在基底表面上形成薄膜。通過更換不同材質的靶和控制不同的濺射時間,便可以獲得不同材質和不同厚度的薄膜。磁控濺射法具有鍍膜層與基材的結合力強、鍍膜層致密、均勻等優(yōu)點。湖北磁控濺射鍍膜
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