反應磁控濺射特點:(1)采用雙靶中頻電源解決反應磁控濺射過程中因陽極被絕緣介質(zhì)膜覆蓋而造成的等離子體不穩(wěn)定現(xiàn)象,同時還解決了電荷積累放電的問題。(2)利用等離子發(fā)射譜監(jiān)測等離子體中的金屬粒子含量,調(diào)節(jié)反應氣體流量使等離子體放電電壓穩(wěn)定,從而使沉積速率穩(wěn)定。(3)使用圓柱形旋轉靶減小絕緣介質(zhì)膜的覆蓋面積。(4)降低輸入功率,并使用能夠在放電時自動切斷輸出功率的智能電源抑制電弧。(5)反應過程與沉積過程分室進行,既能有效提高薄膜沉積速率,又能使反應氣體與薄膜表面充分反應生成化合物薄膜。磁控濺射的優(yōu)點如下:膜的牢固性好。湖南多層磁控濺射分類
高能脈沖磁控濺射技術是利用較高的脈沖峰值功率和較低的脈沖占空比來產(chǎn)生高濺射金屬離化率的一種磁控濺射技術。電源與等離子體淹沒離子注入沉積方法相結合,形成一種新穎的成膜過程與質(zhì)量調(diào)控技術,是可應用于大型矩形靶的離化率可控磁控濺射新技術,填補了國內(nèi)在該方向的研究空白。將高能沖擊磁控濺射與高壓脈沖偏壓技術復合,利用其高離化率和淹沒性的特點,通過成膜過程中入射粒子能量與分布的有效操控,實現(xiàn)高膜基結合力、高質(zhì)量、高均勻性薄膜的制備。同時結合全新的粒子能量與成膜過程反饋控制系統(tǒng),開展高離化率等離子體發(fā)生、等離子體的時空演變及荷能粒子成膜物理過程控制等方面的研究與工程應用。其中心技術具有自主知識產(chǎn)權,已申請相關發(fā)明專利兩項。該項技術對實現(xiàn)PVD沉積關鍵瓶頸問題的突破具有重大意義,有助于提升我國在表面工程加工領域的國際競爭力。如在交通領域,該技術用于汽車發(fā)動機三部件,可降低摩擦25%,減少油耗3%;機械加工領域,沉積先進鍍層可使刀具壽命提高2~10倍,加工速度提高30-70%。射頻磁控濺射平臺磁控濺射鍍膜常見領域應用:微電子。可作為非熱鍍膜技術,主要用于化學氣相沉積。
高速率磁控濺射的一個固有的性質(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,導致沉積過程中大量粒子的能量被轉移到生長薄膜上,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熱率及較薄膜的靶厚度。同時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問題。
磁控濺射技術有: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?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,這些原子就會從靶材表面脫離從而進入真空。磁控濺射在靶材表面建立與電場正交磁場。
濺射技術是指使得具有一定能量的粒子轟擊材料表面,使得固體材料表面的原子或分子分離,飛濺落于另一物體表面形成鍍膜的技術。被粒子轟擊的材料稱為靶材,而被鍍膜的固體材料稱為基片。首先由極板發(fā)射出粒子,這些粒子一般是電子,接著使它們在外電場加速下與惰性氣體分子一般是氬氣分子(即Ar原子)碰撞,使得其電離成Ar離子和二次電子。Ar離子會受到電場的作用,以高速轟擊靶材,使靶材表面原子或分子飛濺出去,落于基片表面沉積下來形成薄膜。脈沖磁控濺射是濺射絕緣材料沉積的優(yōu)先選擇工藝過程。湖南多層磁控濺射分類
磁控濺射鍍膜的應用領域:高級產(chǎn)品零/部件表面的裝飾鍍中的應用。湖南多層磁控濺射分類
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(xiàn)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。湖南多層磁控濺射分類