廣州平衡磁控濺射原理

來源: 發(fā)布時間:2022-03-02

平衡磁控濺射即傳統(tǒng)的磁控濺射,是在陰極靶材背后放置芯部與外環(huán)磁場強度相等或相近的永磁體或電磁線圈,在靶材表面形成與電場方向垂直的磁場。沉積室充入一定量的工作氣體,通常為Ar,在高壓作用下Ar原了電離成為Ar+離子和電子,產生輝光放電,Ar+離子經電場加速轟擊靶材,濺射出靶材原子、離子和二次電子等。電子在相互垂直的電磁場的作用下,以擺線方式運動,被束縛在靶材表面,延長了其在等離子體中的運動軌跡,增加其參與氣體分子碰撞和電離的過程,電離出更多的離子,提高了氣體的離化率,在較低的氣體壓力下也可維持放電,因而磁控濺射既降低濺射過程中的氣體壓力,也同時提高了濺射的效率和沉積速率。磁控濺射鍍膜的適用范圍:在鋁合金制品裝飾中的應用。廣州平衡磁控濺射原理

廣州平衡磁控濺射原理,磁控濺射

磁控濺射是由二極濺射基礎上發(fā)展而來,在靶材表面建立與電場正交磁場,解決了二極濺射沉積速率低,等離子體離化率低等問題,成為鍍膜工業(yè)主要方法之一。磁控濺射與其它鍍膜技術相比具有如下特點:可制備成靶的材料廣,幾乎所有金屬,合金和陶瓷材料都可以制成靶材;在適當條件下多元靶材共濺射方式,可沉積配比精確恒定的合金;在濺射的放電氣氛中加入氧、氮或其它活性氣體,可沉積形成靶材物質與氣體分子的化合物薄膜;通過精確地控制濺射鍍膜過程,容易獲得均勻的高精度的膜厚;通過離子濺射靶材料物質由固態(tài)直接轉變?yōu)榈入x子態(tài),濺射靶的安裝不受限制,適合于大容積鍍膜室多靶布置設計;濺射鍍膜速度快,膜層致密,附著性好等特點,很適合于大批量,高效率工業(yè)生產。黑龍江陶瓷靶材磁控濺射方案磁控濺射既降低濺射過程中的氣體壓力,也同時提高了濺射的效率和沉積速率。

廣州平衡磁控濺射原理,磁控濺射

真空磁控濺射鍍膜技術所鍍玻璃多用于建筑玻璃和汽車玻璃這兩大用處。一般來說這些介質膜多是氧化鋅、二氧化錫、二氧化鈦、二氧化硅之類的可鍍于玻璃上。真空磁控濺射鍍膜技術在車窗玻璃上的用處。用真空磁控濺射鍍膜設備可在車窗玻璃鍍涂二氧化鈦,這個鍍層可以賦予車窗自清潔效果,有一定的防霧、防露水的效用。磁控濺射工藝的主要優(yōu)點是可以使用反應性或非反應性鍍膜工藝來沉積這些材料的膜層,并且可以很好地控制膜層成分、膜厚、膜厚均勻性和膜層機械性能等。

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(RF)。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,產生碰撞級聯;當這種碰撞級聯到達靶材表面時,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。真空磁控濺射鍍膜技術所鍍玻璃多用于建筑玻璃和汽車玻璃這兩大用處。

廣州平衡磁控濺射原理,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(單元素靶或多元素靶)和反應氣體(氧、氮、碳氫化合物等)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。磁控濺射在技術上可以分為直流(DC)磁控濺射、中頻(MF)磁控濺射、射頻(RF)磁控濺射。遼寧單靶磁控濺射鍍膜

磁控濺射鍍膜就是在真空中利用荷能粒子轟擊靶表面,使被轟擊出的粒子沉積在基片上的技術。廣州平衡磁控濺射原理

隨著工業(yè)的需求和表面技術的發(fā)展,新型磁控濺射如高速濺射、自濺射等成為磁控濺射領域新的發(fā)展趨勢。高速濺射能夠得到大約幾個μm/min的高速率沉積,可以縮短濺射鍍膜的時間,提高工業(yè)生產的效率;有可能替代對環(huán)境有污染的電鍍工藝。當濺射率非常高,以至于在完全沒有惰性氣體的情況下也能維持放電,即是只用離化的被濺射材料的蒸汽來維持放電,這種磁控濺射被稱為自濺射。被濺射材料的離子化以及減少甚至取消惰性氣體,會明顯地影響薄膜形成的機制,加強沉積薄膜過程中合金化和化合物形成中的化學反應。由此可能制備出新的薄膜材料,發(fā)展新的濺射技術,例如在深孔底部自濺射沉積薄膜。廣州平衡磁控濺射原理

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