专业磁控溅射实验室

磁控溅射的工艺研究：溅射变量：电压和功率：在气体可以电离的压强范围内如果改变施加的电压，电路中等离子体的阻抗会随之改变，引起气体中的电流发生变化。改变气体中的电流可以产生更多或更少的离子，这些离子碰撞靶体就可以控制溅射速率。一般来说，提高电压可以提高离化率。这样电流会增加，所以会引起阻抗的下降。提高电压时，阻抗的降低会大幅度地提高电流，即大幅度提高了功率。如果气体压强不变，溅射源下的基片的移动速度也是恒定的，那么沉积到基片上的材料的量则决定于施加在电路上的功率。在VONARDENNE镀膜产品中所采用的范围内，功率的提高与溅射速率的提高是一种线性的关系。真空磁控溅射技术是指一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱。专业磁控溅射实验室

真空磁控溅射涂层技术与真空蒸发涂层技术的区别：真空磁控溅射涂层技术不同于真空蒸发涂层技术。溅射是指荷能颗粒轰击固体表面，使固体原子或分子从表面射出的现象。大多数粒子是原子状态，通常称为溅射原子。用于轰击目标的溅射颗粒可以是电子、离子或中性颗粒，因为离子很容易加速电场下所需的动能，所以大多数都使用离子作为轰击颗粒。溅射过程是基于光放电，即溅射离子来自气体放电。不同的溅射技术使用不同的光放电方法。直流二极溅射采用直流光放电，三极溅射采用热阴极支撑光放电，射频溅射采用射频光放电，磁控溅射采用环磁场控制的光放电。真空磁控溅射涂层技术与真空蒸发涂层技术相比有许多优点。如任何物质都能溅射，特别是高熔点和低蒸汽压力的元素和化合物；溅射膜与基板附着力好；膜密度高；膜厚可控，重复性好。此外，蒸发法与溅射法相结合，即离子镀。该方法具有附着力强、沉积率高、膜密度高等优点。天津智能磁控溅射平台有些镀膜要用到射频电源，如功率大，需做好屏蔽处理。

高能脉冲磁控溅射技术介绍及特点：高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术。力学所引进德国电源，与等离子体淹没离子注入沉积方法相结合，形成一种新颖的成膜过程与质量调控技术，是可应用于大型矩形靶的离化率可控磁控溅射新技术，填补了国内在该方向的研究空白。将高能冲击磁控溅射与高压脉冲偏压技术复合，利用其高离化率和淹没性的特点，通过成膜过程中入射粒子能量与分布的有效操控，实现高膜基结合力、高质量、高均匀性薄膜的制备。同时结合全新的粒子能量与成膜过程反馈控制系统，开展高离化率等离子体发生、等离子体的时空演变及荷能粒子成膜物理过程控制等方面的研究与工程应用。其中心技术具有自主知识产权，已申请相关发明专利两项。该项技术对实现PVD沉积关键瓶颈问题的突破具有重大意义，有助于提升我国在表面工程加工领域的国际竞争力。如在交通领域，该技术用于汽车发动机三部件，可降低摩擦25%，减少油耗3%；机械加工领域，沉积先进镀层可使刀具寿命提高2～10倍，加工速度提高30-70%。

磁控溅射的基本原理是利用Ar一O2混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。磁控溅射靶材的分类：根据材料的成分不同，靶材可分为金属靶材、合金靶材、无机非金属靶材等。

PVD技术常用的方法：PVD基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀，以下介绍几种常用的方法。电子束蒸发：电子束蒸发是利用聚焦成束的电子束来加热蒸发源，使其蒸发并沉积在基片表面而形成薄膜。特征：真空环境；蒸发源材料需加热熔化；基底材料也在较高温度中；用磁场控制蒸发的气体，从而控制生成镀膜的厚度。溅射沉积：溅射是与气体辉光放电相联系的一种薄膜沉积技术。溅射的方法很多，有直流溅射、RF溅射和反应溅射等，而用得较多的是磁控溅射、中频溅射、直流溅射、RF溅射和离子束溅射。射频磁控溅射，又称射频磁控溅射，是一种制备薄膜的工艺，特别是在使用非导电材料时。专业磁控溅射工艺

基板有低温性，相对于二级溅射和热蒸发来说，磁控溅射加热少。专业磁控溅射实验室

磁控溅射靶材镀膜过程中，影响靶材镀膜沉积速率的因素：溅射电流：磁控靶的溅射电流与溅射靶材表面的离子电流成正比，因此也是影响溅射速率的重要因素。磁控溅射有一个普遍规律，即在较佳气压下沉积速度较快。因此，在不影响薄膜质量和满足客户要求的前提下，从溅射良率考虑气体压力的较佳值是合适的。改变溅射电流有两种方法：改变工作电压或改变工作气体压力。溅射功率：溅射功率对沉积速率的影响类似于溅射电压。一般来说，提高磁控靶材的溅射功率可以提高成膜率。然而,这并不是一个普遍的规则。在磁控靶材的溅射电压低，溅射电流大的情况下，虽然平均溅射功率不低，但离子不能被溅射，也不能沉积。前提是要求施加在磁控靶材上的溅射电压足够高，使工作气体离子在阴极和阳极之间的电场中的能量足够大于靶材的"溅射能量阈值"。专业磁控溅射实验室

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