磁控濺射是物相沉積的一種。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多材料,且具有設(shè)備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強(qiáng)等優(yōu)點。上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的磁控濺射法更是實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。因為是在低氣壓下進(jìn)行高速濺射,必須有效地提高氣體的離化率。磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場,利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經(jīng)歷復(fù)雜的散射過程,和靶原子碰撞,把部分動量傳給靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成級聯(lián)過程。在這種級聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運(yùn)動的足夠動量,離開靶被濺射出來。磁控濺射的優(yōu)點: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。脈沖磁控濺射特點
磁控濺射技術(shù)的應(yīng)用:主要用于在經(jīng)予處理的塑料、陶瓷等制品表面蒸鍍金屬薄膜、七彩膜仿金膜等,從而獲得光亮、美觀、價廉的塑料,陶瓷表面金屬化制品。普遍應(yīng)用于工藝美術(shù)、裝璜裝飾、燈具、家具、玩具、酒瓶蓋、女式鞋后跟等領(lǐng)域,JTPZ多功能鍍膜技術(shù)及設(shè)備,針對汽車、摩托車燈具而設(shè)計的,在一個真空室內(nèi)完成蒸發(fā)鍍鋁和射頻等離子體鍍保護(hù)膜,這種鍍膜后燈具具有“三防”功能。射頻等離子體聚合膜還應(yīng)用于光學(xué)產(chǎn)品、磁記錄介質(zhì)、**保護(hù)膜;防潮增透膜;防銹抗腐蝕;耐磨增硬膜。用戶選擇在燈具基體上噴底漆、鍍鋁膜、鍍保護(hù)膜或燈具基體在真空室進(jìn)行前處理、鍍鋁膜、鍍保護(hù)膜工藝。山西金屬磁控濺射步驟磁控濺射鍍膜的適用范圍:在不銹鋼刀片涂層技術(shù)中的應(yīng)用。
磁控濺射靶材鍍膜過程中,影響靶材鍍膜沉積速率的因素:濺射電壓:濺射電壓對成膜速率的影響有這樣一個規(guī)律:電壓越高,濺射速率越快,而且這種影響在濺射沉積所需的能量范圍內(nèi)是緩和的、漸進(jìn)的。在影響濺射系數(shù)的因素中,在濺射靶材和濺射氣體之后,放電電壓確實很重要。一般來說,在正常的磁控濺射過程中,放電電壓越高,濺射系數(shù)越大,這意味著入射離子具有更高的能量。因此,固體靶材的原子更容易被濺射出并沉積在基板上形成薄膜。
特殊濺射沉積技術(shù):以上面幾種做基礎(chǔ),為達(dá)到某些特殊目的而產(chǎn)生的濺射技術(shù)。1、反應(yīng)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(yīng)氣體,或Ar加上一部分反應(yīng)氣體;第二種情況是靶為化合物,在純氬氣氣氛中濺射產(chǎn)生分解,使膜內(nèi)缺少一種或多種靶成分,在濺射時需要補(bǔ)充反應(yīng)氣體以補(bǔ)償損失的成分。常用的反應(yīng)氣體有氧、氮、氧+氮、乙炔、甲烷等。1)反應(yīng)過程,反應(yīng)發(fā)生在表面--靶或基體上,活性氣體也可以形成活性基團(tuán),濺射原子與活性基團(tuán)碰撞也會形成化合物沉積在基體上。當(dāng)通入的反應(yīng)氣體壓強(qiáng)很低,或靶的濺射產(chǎn)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(yīng)氣體到達(dá)基體的相對速度,這種條件下,靶面的化學(xué)反應(yīng)消失或者是化合物分解的速度遠(yuǎn)大于合成的速度;當(dāng)氣體壓強(qiáng)繼續(xù)升高,或濺射產(chǎn)額降低時化合反應(yīng)達(dá)到某個域值,此后在靶上的化學(xué)合成速度大于逸出速度,認(rèn)為化合物在靶面進(jìn)行。磁控濺射是由二極濺射基礎(chǔ)上發(fā)展而來。
高速率磁控濺射的一個固有的性質(zhì)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(dǎo)致沉積過程中大量粒子的能量被轉(zhuǎn)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(dǎo)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。直流二極濺射采用直流光放電,三極濺射采用熱陰極支撐光放電。山西金屬磁控濺射步驟
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。脈沖磁控濺射特點
磁控濺射設(shè)備的主要用途:(1)各種功能性薄膜:如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。例如,低溫沉積氮化硅減反射膜,以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。(2)裝飾領(lǐng)域的應(yīng)用,如各種全反射膜及半透明膜等,如手機(jī)外殼,鼠標(biāo)等。(3)在微電子領(lǐng)域作為一種非熱式鍍膜技術(shù),主要應(yīng)用在化學(xué)氣相沉積(CVD)或金屬有機(jī)。(4)化學(xué)氣相沉積(CVD)生長困難及不適用的材料薄膜沉積,而且可以獲得大面積非常均勻的薄膜。(5)在光學(xué)領(lǐng)域:中頻閉合場非平衡磁控濺射技術(shù)也已在光學(xué)薄膜(如增透膜)、低輻射玻璃和透明導(dǎo)電玻璃等方面得到應(yīng)用。特別是透明導(dǎo)電玻璃普遍應(yīng)用于平板顯示器件、太陽能電池、微波與射頻屏蔽裝置與器件、傳感器等。(6)在機(jī)械加工行業(yè)中,表面功能膜、超硬膜,自潤滑薄膜的表面沉積技術(shù)自問世以來得到長足發(fā)展,能有效的提高表面硬度、復(fù)合韌性、耐磨損性和抗高溫化學(xué)穩(wěn)定性能,從而大幅度地提高涂層產(chǎn)品的使用壽命。脈沖磁控濺射特點
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