四川真空磁控溅射原理

磁控溅射的种类：磁控溅射包括很多种类。各有不同工作原理和应用对象。但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态磁控阴极和非平衡态磁控阴极。平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等，两极磁力线闭合于靶面，很好地将电子/等离子体约束在靶面附近，增加了碰撞几率，提高了离化效率，因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电，靶材利用率相对较高。但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面，基片区域所受离子轰击较小。非平衡磁控溅射技术，即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极，两极磁力线在靶面不完全闭合，部分磁力线可沿靶的边缘延伸到基片区域，从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片，增加基片区域的等离子体密度和气体电离率。真空磁控溅射镀膜技术所镀玻璃多用于建筑玻璃和汽车玻璃这两大用处。四川真空磁控溅射原理

磁控溅射技术不只是科学研究和精密电子制造中常用的薄膜制备工艺技术，经过多年的不断完善和发展，该技术也已经成为重要的工业化大面积真空镀膜技术之一，普遍应用于玻璃、汽车、医疗卫生、电子工业等工业和民生领域。例如，采用磁控溅射工艺生产镀膜玻璃，其膜层可以由多层金属或金属氧化物祖成，允许任意调节能量通过率、反射率，具有良好的美观效果，被越来越多的被应用于现代建筑领域。再比如，磁控溅射技术也能够应用于织物涂层，这些织物涂层可以应用于安全领域，如防电击、电磁屏蔽和机器人防护面料等，也可用于染料制作。这样的涂层织物在医疗卫生、环境保护、电子工业等领域都有重要的应用。北京双靶磁控溅射设备真空室中装有辉光放电的阴极，靶材就装在此极表面上，接受离子轰击。

磁控溅射生成的薄膜厚度的均匀性是成膜性质的一项重要指标，因此有必要研究影响磁控溅射均匀性的因素，以更好的实现磁控溅射均匀镀膜。简单的说磁控溅射就是在正交的电磁场中，闭合的磁场束缚电子围绕靶面做螺线运动，在运动过程中不断撞击工作气体氩气电离出大量的氩离子，氩离子在电场作用下加速轰击靶材，溅射出呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。所以要实现均匀的镀膜，就需要均匀的溅射出靶原子（或分子），这就要求轰击靶材的氩离子是均匀的且是均匀的轰击的。由于氩离子在电场作用下加速轰击靶材，所以均匀轰击很大程度上依赖电场的均匀。

真空磁控溅射技术的原理：溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层。溅射镀膜较初出现的是简单的直流二极溅射，它的优点是装置简单，但是直流二极溅射沉积速率低；为了保持自持放电，不能在低气压下进行；在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极，就构成直流三极溅射。增加的热阴极和阳极产生的热电子增强了溅射气体原子的电离，这样使溅射即使在低气压下也能进行;另外，还可降低溅射电压，使溅射在低气压，低电压状态下进行;同时放电电流也增大，并可单独控制，不受电压影响。在热阴极的前面增加一个电极，构成四极溅射装置，可使放电趋于稳定。但是这些装置难以获得浓度较高的等离子体区，沉积速度较低，因而未获得普遍的工业应用。磁控溅射技术得以普遍的应用,是由该技术有别于其它镀膜方法的特点所决定的。

磁控溅射设备的主要用途：（1）各种功能性薄膜：如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。例如，低温沉积氮化硅减反射膜，以提高太阳能电池的光电转换效率。（2）装饰领域的应用，如各种全反射膜及半透明膜等，如手机外壳，鼠标等。（3）在微电子领域作为一种非热式镀膜技术，主要应用在化学气相沉积（CVD）或金属有机。（4）化学气相沉积（CVD）生长困难及不适用的材料薄膜沉积，而且可以获得大面积非常均匀的薄膜。（5）在光学领域：中频闭合场非平衡磁控溅射技术也已在光学薄膜（如增透膜）、低辐射玻璃和透明导电玻璃等方面得到应用。特别是透明导电玻璃普遍应用于平板显示器件、太阳能电池、微波与射频屏蔽装置与器件、传感器等。（6）在机械加工行业中，表面功能膜、超硬膜，自润滑薄膜的表面沉积技术自问世以来得到长足发展，能有效的提高表面硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能，从而大幅度地提高涂层产品的使用寿命。在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极，就构成直流三极溅射。湖北直流磁控溅射设备

物相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。四川真空磁控溅射原理

特殊溅射沉积技术：以上面几种做基础，为达到某些特殊目的而产生的溅射技术。1、反应溅射：可分为两类，第一种情况是靶为纯金属、合金或混合物，通入的气体是反应气体，或Ar加上一部分反应气体；第二种情况是靶为化合物，在纯氩气气氛中溅射产生分解，使膜内缺少一种或多种靶成分，在溅射时需要补充反应气体以补偿损失的成分。常用的反应气体有氧、氮、氧+氮、乙炔、甲烷等。1）反应过程，反应发生在表面--靶或基体上，活性气体也可以形成活性基团，溅射原子与活性基团碰撞也会形成化合物沉积在基体上。当通入的反应气体压强很低，或靶的溅射产额很高时化合物的合成发生在基体上，而且化合物的成分取决于溅射粒子和反应气体到达基体的相对速度，这种条件下，靶面的化学反应消失或者是化合物分解的速度远大于合成的速度；当气体压强继续升高，或溅射产额降低时化合反应达到某个域值，此后在靶上的化学合成速度大于逸出速度，认为化合物在靶面进行。四川真空磁控溅射原理

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