磁控濺射就是以磁場束縛和延長電子的運動路徑,改變電子的運動方向,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不只是基片,真空室內壁及靶源陽極也是電子歸宿。但一般基片與真空室及陽極在同一電勢。磁場與電場的交互作用使單個電子軌跡呈三維螺旋狀,而不是只在靶面圓周運動。至于靶面圓周型的濺射輪廓,那是靶源磁場磁力線呈圓周形狀分布。磁力線分布方向不同會對成膜有很大關系。在EXBshift機理下工作的除磁控濺射外,還有多弧鍍靶源,離子源,等離子源等都在此原理下工作。所不同的是電場方向,電壓電流大小等因素。射頻磁控濺射,又稱射頻磁控濺射,是一種制備薄膜的工藝,特別是在使用非導電材料時。福建高溫磁控濺射過程
磁控濺射屬于輝光放電范疇,利用陰極濺射原理進行鍍膜。膜層粒子來源于輝光放電中,氬離子對陰極靶材產生的陰極濺射作用。氬離子將靶材原子濺射下來后,沉積到元件表面形成所需膜層。磁控原理就是采用正交電磁場的特殊分布控制電場中的電子運動軌跡,使得電子在正交電磁場中變成了擺線運動,因而大幅度增加了與氣體分子碰撞的幾率。磁控濺射目前是一種應用十分普遍的薄膜沉積技術,濺射技術上的不斷發(fā)展和對新功能薄膜的探索研究,使磁控濺射應用延伸到許多生產和科研領域。遼寧專業(yè)磁控濺射分類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。
真空磁控濺射鍍膜工藝具備以下特點:復合靶。可制作復合靶鍍合金膜,目前,采用復合磁控靶濺射工藝已成功鍍上了Ta-Ti合金、(Tb-Dy)-Fe以及Gb-Co合金膜。復合靶的結構有四種,分別是圓塊鑲嵌靶、方塊鑲嵌靶、小方塊鑲嵌靶以及扇形鑲嵌靶,其中以扇形鑲嵌靶結構的使用效果為佳。磁控濺射是眾多獲得高質量的薄膜技術當中使用較普遍的一種鍍膜工藝,采用新型陰極使其擁有很高的靶材利用率和高沉積速率,該工藝不只用于單層膜的沉積,還可鍍制多層的薄膜,此外,還用于卷繞工藝中用于包裝膜、光學膜、貼膜等膜層鍍制。
高能脈沖磁控濺射技術介紹及特點: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高濺射金屬離化率的一種磁控濺射技術。力學所引進德國電源,與等離子體淹沒離子注入沉積方法相結合,形成一種新穎的成膜過程與質量調控技術,是可應用于大型矩形靶的離化率可控磁控濺射新技術,填補了國內在該方向的研究空白。將高能沖擊磁控濺射與高壓脈沖偏壓技術復合,利用其高離化率和淹沒性的特點,通過成膜過程中入射粒子能量與分布的有效操控,實現(xiàn)高膜基結合力、高質量、高均勻性薄膜的制備。同時結合全新的粒子能量與成膜過程反饋控制系統(tǒng),開展高離化率等離子體發(fā)生、等離子體的時空演變及荷能粒子成膜物理過程控制等方面的研究與工程應用。其中心技術具有自主知識產權,已申請相關發(fā)明專利兩項。該項技術對實現(xiàn)PVD沉積關鍵瓶頸問題的突破具有重大意義,有助于提升我國在表面工程加工領域的國際競爭力。如在交通領域,該技術用于汽車發(fā)動機三部件,可降低摩擦25%,減少油耗3%;機械加工領域,沉積先進鍍層可使刀具壽命提高2~10倍,加工速度提高30-70%。磁控濺射特點: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。
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??蔀R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)。在熱陰極的前面增加一個電極,構成四極濺射裝置,可使放電趨于穩(wěn)定。遼寧專業(yè)磁控濺射步驟
磁控濺射設備的主要用途: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。福建高溫磁控濺射過程
磁控濺射的原理:磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下,在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞,使其電離產生出Ar正離子和新的電子;新電子飛向基片,Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶,并以高能量轟擊靶表面,使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中,中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜,而產生的二次電子會受到電場和磁場作用,產生E×B所指的方向漂移,簡稱E×B漂移,其運動軌跡近似于一條擺線。若為環(huán)形磁場,則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運動,它們的運動路徑不只很長,而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內,并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar來轟擊靶材,從而實現(xiàn)了高的沉積速率。隨著碰撞次數的增加,二次電子的能量消耗殆盡,逐漸遠離靶表面,并在電場E的作用下較終沉積在基片上。由于該電子的能量很低,傳遞給基片的能量很小,致使基片溫升較低。福建高溫磁控濺射過程
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