高速率磁控濺射的一個固有的性質是產(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。直流磁控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。四川反應磁控濺射用途
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(chǎn)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(shù),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(jīng)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。四川反應磁控濺射用途脈沖磁控濺射可以提高濺射沉積速率,降低沉積溫度。
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。
磁控濺射靶材的制備技術方法按生產(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,除嚴格控制材料的純度、致密度、晶粒度以及結晶取向之外,對熱處理工藝條件、后續(xù)成型加工過程亦需要加以嚴格的控制,以保證靶材的質量。磁控濺射靶材的制備方法: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晶結構、節(jié)約原材料、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。磁控濺射方法可用于制備多種材料,如金屬、半導體、絕緣子等。
磁控濺射鍍膜常見領域應用:1、一些不適合化學氣相沉積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、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。磁控濺射靶材的制備技術方法按生產(chǎn)工藝可分為熔融鑄造法和粉末冶金法兩大類。吉林磁控濺射哪家能做
磁控濺射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。四川反應磁控濺射用途
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。四川反應磁控濺射用途