海南真空磁控濺射實驗室

磁控濺射技術(shù)得以普遍的應(yīng)用,是由該技術(shù)有別于其它鍍膜方法的特點(diǎn)所決定的。其特點(diǎn)可歸納為:可制備成靶材的各種材料均可作為薄膜材料,包括各種金屬、半導(dǎo)體、鐵磁材料,以及絕緣的氧化物、陶瓷等物質(zhì),尤其適合高熔點(diǎn)和低蒸汽壓的材料沉積鍍膜在適當(dāng)條件下多元靶材共濺射方式,可沉積所需組分的混合物、化合物薄膜;在濺射的放電氣中加入氧、氮或其它活性氣體,可沉積形成靶材物質(zhì)與氣體分子的化合物薄膜;控制真空室中的氣壓、濺射功率,基本上可獲得穩(wěn)定的沉積速率,通過精確地控制濺射鍍膜時間,容易獲得均勻的高精度的膜厚,且重復(fù)性好;濺射粒子幾乎不受重力影響,靶材與基片位置可自由安排;基片與膜的附著強(qiáng)度是一般蒸鍍膜的10倍以上,且由于濺射粒子帶有高能量,在成膜面會繼續(xù)表面擴(kuò)散而得到硬且致密的薄膜,同時高能量使基片只要較低的溫度即可得到結(jié)晶膜;薄膜形成初期成核密度高,故可生產(chǎn)厚度10nm以下的極薄連續(xù)膜。磁控直流濺射法要求靶材能夠?qū)碾x子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極。海南真空磁控濺射實驗室

磁控濺射體系設(shè)備的穩(wěn)定性，對所生成的膜均勻性、成膜質(zhì)量、鍍膜速率等方面有很大的影響。磁控濺射體系設(shè)備的濺射品種有許多，按照運(yùn)用的電源分，能夠分為直流磁控濺射，射頻磁控濺射，中頻磁控濺射等等。濺射涂層開始顯示出簡略的直流二極管濺射。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡略，但直流二極管濺射堆積速率低；為了堅持自我約束的排放，它不能在低壓下進(jìn)行；它不能濺射絕緣材料。這樣的缺陷約束了它的運(yùn)用。在直流二極管濺射設(shè)備中添加熱陰極和輔佐陽極可構(gòu)成直流三極管濺射。由添加的熱陰極和輔佐陽極發(fā)生的熱電子增強(qiáng)了濺射氣體原子的電離作用，因而即便在低壓下也能夠進(jìn)行濺射。不然，能夠下降濺射電壓以進(jìn)行低壓濺射。在低壓條件下；放電電流也會添加，并且能夠不受電壓影響地單獨(dú)操控。在熱陰極之前添加電極（網(wǎng)格狀）以形成四極濺射裝置能夠穩(wěn)定放電?？墒牵@些裝置難以獲得具有高濃度和低堆疊速度的等離子體區(qū)域，因而其尚未在工業(yè)中普遍運(yùn)用。河南高溫磁控濺射用處磁控濺射設(shè)備一般根據(jù)所采用的電源的不同又可分為直流濺射和射頻濺射兩種。

磁控濺射原理：電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片。氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場洛倫茲力的影響，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高，二次電子在磁場的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動，該電子的運(yùn)動路徑很長。磁控濺射法是在高真空充入適量的氬氣，在陰極（柱狀靶或平面靶）和陽極（鍍膜室壁）之間施加幾百K直流電壓，在鍍膜室內(nèi)產(chǎn)生磁控型異常輝光放電，使氬氣發(fā)生電離。

脈沖磁控濺射工作原理：在一個周期內(nèi)存在正電壓和負(fù)電壓兩個階段，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離子具有更高的能動性，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，以實現(xiàn)電源的較大效率。磁控濺射法實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。

磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。當(dāng)濺射產(chǎn)生的二次電子在陰極位降區(qū)內(nèi)被加速為高能電子后，并不直接飛向陽極，而是在正交電磁場作用下作來回振蕩的近似擺線的運(yùn)動。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉(zhuǎn)移能量，使之電離而本身變成低能電子。這些低能電子較終沿磁力線漂移到陰極附近的陽極而被吸收，避免高能電子對極板的強(qiáng)烈轟擊，消除了二極濺射中極板被轟擊加熱和被電子輻照引起的損傷，體現(xiàn)出磁控濺射中極板“低溫”的特點(diǎn)。由于外加磁場的存在，電子的復(fù)雜運(yùn)動增加了電離率，實現(xiàn)了高速濺射。磁控濺射的技術(shù)特點(diǎn)是要在陰極靶面附件產(chǎn)生與電場方向垂直的磁場，一般采用永久磁鐵實現(xiàn)。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。廣州平衡磁控濺射設(shè)備

磁控濺射所利用的環(huán)狀磁場迫使二次電子跳欄式地沿著環(huán)狀磁場轉(zhuǎn)圈。海南真空磁控濺射實驗室

用磁控靶源濺射金屬和合金很容易，點(diǎn)火和濺射很方便。這是因為靶（陰極），等離子體和被濺零件/真空腔體可形成回路。但若濺射絕緣體（如陶瓷），則回路斷了。于是人們采用高頻電源，回路中加入很強(qiáng)的電容，這樣在絕緣回路中靶材成了一個電容。但高頻磁控濺射電源昂貴，濺射速率很小，同時接地技術(shù)很復(fù)雜，因而難大規(guī)模采用。為解決此問題，發(fā)明了磁控反應(yīng)濺射。就是用金屬靶，加入氬氣和反應(yīng)氣體如氮?dú)饣蜓鯕?。?dāng)金屬靶材撞向零件時由于能量轉(zhuǎn)化，與反應(yīng)氣體化合生成氮化物或氧化物。海南真空磁控濺射實驗室