真空磁控濺射技術(shù)是指一種利用陰極表面配合的磁場(chǎng)形成電子陷阱,使在E×B的作用下電子緊貼陰極表面飄移。設(shè)置一個(gè)與靶面電場(chǎng)正交的磁場(chǎng),濺射時(shí)產(chǎn)生的快電子在正交的電磁場(chǎng)中作近似擺線運(yùn)動(dòng),增加了電子行程,提高了氣體的離化率,同時(shí)高能量粒子與氣體碰撞后失去能量,基體溫度較低,在不耐溫材料上可以完成鍍膜。這種技術(shù)是玻璃膜技術(shù)中的較較好技術(shù),是由航天工業(yè)、兵器工業(yè)、和核工業(yè)三個(gè)方面相結(jié)合的至好技術(shù)的民用化,民用主要是通過這種技術(shù)達(dá)到節(jié)能、環(huán)保等作用。磁控濺射適用于制備大面積均勻薄膜,并能實(shí)現(xiàn)單機(jī)年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。四川反應(yīng)磁控濺射流程
磁控濺射技術(shù)原理如下:濺射鍍膜的原理是稀薄氣體在異常輝光放電產(chǎn)生的等離子體在電場(chǎng)的作用下,對(duì)陰極靶材表面進(jìn)行轟擊,把靶材表面的分子、原子、離子及電子等濺射出來,被濺射出來的粒子帶有一定的動(dòng)能,沿一定的方向射向基體表面,在基體表面形成鍍層。濺射鍍膜較初出現(xiàn)的是簡(jiǎn)單的直流二極濺射,它的優(yōu)點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單,但是直流二極濺射沉積速率低;為了保持自持放電,不能在低氣壓下進(jìn)行;在直流二極濺射裝置中增加一個(gè)熱陰極和陽極,就構(gòu)成直流三極濺射。增加的熱陰極和陽極產(chǎn)生的熱電子增強(qiáng)了濺射氣體原子的電離,這樣使濺射即使在低氣壓下也能進(jìn)行;另外,還可降低濺射電壓,使濺射在低氣壓,低電壓狀態(tài)下進(jìn)行;同時(shí)放電電流也增大,并可單獨(dú)控制,不受電壓影響。在熱陰極的前面增加一個(gè)電極,構(gòu)成四極濺射裝置,可使放電趨于穩(wěn)定。但是這些裝置難以獲得濃度較高的等離子體區(qū),沉積速度較低,因而未獲得普遍的工業(yè)應(yīng)用。山東反應(yīng)磁控濺射優(yōu)點(diǎn)磁控濺射靶材根據(jù)材料的成分不同,可分為金屬靶材、合金靶材、無機(jī)非金屬靶材等。
反應(yīng)磁控濺射是以金屬、合金、低價(jià)金屬化合物或半導(dǎo)體材料作為靶陰極,在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過程中與氣體粒子反應(yīng)生成化合物薄膜,這就是反應(yīng)磁控濺射。反應(yīng)磁控濺射普遍應(yīng)用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn),這是因?yàn)椋?、反應(yīng)磁控濺射所用的靶材料和反應(yīng)氣體純度很高,因而有利于制備高純度的化合物薄膜。2、通過調(diào)節(jié)反應(yīng)磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜,通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性。3、反應(yīng)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(duì)基板進(jìn)行高溫加熱,因此對(duì)基板材料的限制較少。4、反應(yīng)磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜,并能實(shí)現(xiàn)單機(jī)年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。
磁控濺射設(shè)備的主要用途有哪些呢?1、被應(yīng)用于裝飾領(lǐng)域,被制成全反射及半透明膜,比如我們常用常換常買的手機(jī)殼,沒想到吧;2、被應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中提高涂層產(chǎn)品的壽命壽命。因?yàn)闉R射磁控鍍膜能夠有效提高表面硬度、韌性、耐磨抗損以及耐化學(xué)侵蝕、耐高溫,從而達(dá)到提高產(chǎn)品壽命的作用;3、被應(yīng)用于微電子領(lǐng)域。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、被應(yīng)用于在高溫超導(dǎo)薄膜、鐵電體薄膜、薄膜發(fā)光材料、太陽能電池等方面的研究,發(fā)揮了非常重大且重要的作用。脈沖磁控濺射是濺射絕緣材料沉積的優(yōu)先選擇工藝過程。
高速率磁控濺射的一個(gè)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(zhǎng)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(shí)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(gè)問題。磁控濺射又稱為高速低溫濺射。海南反應(yīng)磁控濺射優(yōu)點(diǎn)
物相沉積技術(shù)普遍應(yīng)用于航空航天、電子、光學(xué)、機(jī)械、建筑、輕工、冶金、材料等領(lǐng)域。四川反應(yīng)磁控濺射流程
脈沖磁控濺射是采用矩形波電壓的脈沖電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流電源進(jìn)行磁控濺射沉積。脈沖磁控濺射可以有效地抑制電弧產(chǎn)生進(jìn)而消除由此產(chǎn)生的薄膜缺陷,同時(shí)可以提高濺射沉積速率,降低沉積溫度等一系列明顯的優(yōu)點(diǎn),是濺射絕緣材料沉積的優(yōu)先選擇工藝過程。在一個(gè)周期內(nèi)存在正電壓和負(fù)電壓兩個(gè)階段,在負(fù)電壓段,電源工作于靶材的濺射,正電壓段,引入電子中和靶面累積的正電荷,并使表面清潔,裸露出金屬表面。加在靶材上的脈沖電壓與一般磁控濺射相同!為400~500V,電源頻率在10~350KHz,在保證穩(wěn)定放電的前提下,應(yīng)盡可能取較低的頻率。由于等離子體中的電子相對(duì)離子具有更高的能動(dòng)性,因此正電壓值只需要是負(fù)電壓的10%~20%,就可以有效中和靶表面累積的正電荷。占空比的選擇在保證濺射時(shí)靶表面累積的電荷能在正電壓階段被完全中和的前提下,盡可能提高占空,以實(shí)現(xiàn)電源的更大效率。四川反應(yīng)磁控濺射流程
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