真空磁控濺射鍍膜特別適用于反應沉積鍍膜,實際上,真空磁控濺射鍍膜這種工藝可以沉積任何氧化物、碳化物以及氮化物材料的薄膜。此外,該工藝也特別適合用于多層膜結構的沉積,包括了光學設計、彩色膜、耐磨涂層、納米層壓板、超晶格鍍膜、絕緣膜等。早在1970年,已經有了高質量的光學薄膜沉積案例,開發(fā)了多種光學膜層材料。這些材料包括有透明導電材料、半導體、聚合物、氧化物、碳化物以及氮化物等,至于氟化物則多是用在蒸發(fā)鍍膜等工藝當中。磁控濺射設備一般根據(jù)所采用的電源的不同又可分為直流濺射和射頻濺射兩種。河北直流磁控濺射特點
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。廣州真空磁控濺射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生濺射的一種磁控濺射技術。
物相沉積技術是指在真空條件下采用物理方法將材料源表面氣化成氣態(tài)原子或分子,或部分電離成離子,并通過低壓氣體過程,在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術,物相沉積是主要的表面處理技術之一。PVD鍍膜技術主要分為三類:真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。物相沉積的主要方法有:真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍膜、離子鍍膜和分子束外延等。相應的真空鍍膜設備包括真空蒸發(fā)鍍膜機、真空濺射鍍膜機和真空離子鍍膜機。隨著沉積方法和技術的提升,物相沉積技術不只可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導體、聚合物膜等。物相沉積技術早在20世紀初已有些應用,但30年迅速發(fā)展成為一門極具廣闊應用前景的新技術,并向著環(huán)保型、清潔型趨勢發(fā)展。在鐘表行業(yè),尤其是高級手表金屬外觀件的表面處理方面達到越來越為普遍的應用。
磁控濺射的優(yōu)點:(1)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。(2)有很高的沉積率。可濺射鎢、鋁薄膜和反應濺射TiO2、ZrO2薄膜(3)環(huán)保工藝。磁控濺射鍍膜法生產效率高,沒有環(huán)境污染。(4)涂層很好的牢固性,濺射薄膜與基板,機械強度得到了改善,更好的附著力。(5)操作容易控制。鍍膜過程,只要保持壓強、電功率濺射條件穩(wěn)定,就能獲得比較穩(wěn)定的沉積速率。(6)成膜均勻。濺射的薄膜密度普遍提高。(7)濺射的金屬膜通常能獲得良好的光學性能、電學性能及某些特殊性能。(8)濺射可連續(xù)工作,鍍膜過程容易自動控制,工業(yè)上流水線作業(yè)。相較于蒸發(fā)鍍膜,真空磁控濺射鍍膜的膜更均勻。
特殊濺射沉積技術:以上面幾種做基礎,為達到某些特殊目的而產生的濺射技術。1、反應濺射:可分為兩類,第一種情況是靶為純金屬、合金或混合物,通入的氣體是反應氣體,或Ar加上一部分反應氣體;第二種情況是靶為化合物,在純氬氣氣氛中濺射產生分解,使膜內缺少一種或多種靶成分,在濺射時需要補充反應氣體以補償損失的成分。常用的反應氣體有氧、氮、氧+氮、乙炔、甲烷等。1)反應過程,反應發(fā)生在表面--靶或基體上,活性氣體也可以形成活性基團,濺射原子與活性基團碰撞也會形成化合物沉積在基體上。當通入的反應氣體壓強很低,或靶的濺射產額很高時化合物的合成發(fā)生在基體上,而且化合物的成分取決于濺射粒子和反應氣體到達基體的相對速度,這種條件下,靶面的化學反應消失或者是化合物分解的速度遠大于合成的速度;當氣體壓強繼續(xù)升高,或濺射產額降低時化合反應達到某個域值,此后在靶上的化學合成速度大于逸出速度,認為化合物在靶面進行。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。廣州雙靶磁控濺射原理
物相沉積技術普遍應用于航空航天、電子、光學、機械、建筑、輕工、冶金、材料等領域。河北直流磁控濺射特點
高速率磁控濺射的一個固有的性質是產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。河北直流磁控濺射特點
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