河北單靶磁控濺射儀器

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2022-06-21

非平衡磁控濺射系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu),一種是其芯部磁場(chǎng)強(qiáng)度比外環(huán)高,磁力線(xiàn)沒(méi)有閉合,被引向真空室壁,基體表面的等離子體密度低,因此該方式很少被采用。另一種是外環(huán)磁場(chǎng)強(qiáng)度高于芯部磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁力線(xiàn)沒(méi)有完全形成閉合回路,部分外環(huán)的磁力線(xiàn)延伸到基體表面,使得部分二次電子能夠沿著磁力線(xiàn)逃逸出靶材表面區(qū)域,同時(shí)再與中性粒子發(fā)生碰撞電離,等離子體不再被完全限制在靶材表面區(qū)域,而是能夠到達(dá)基體表面,進(jìn)一步增加鍍膜區(qū)域的離子濃度,使襯底離子束流密度提高,通??蛇_(dá)5mA/cm2以上。這樣濺射源同時(shí)又是轟擊基體表面的離子源,基體離子束流密度與靶材電流密度成正比,靶材電流密度提高,沉積速率提高,同時(shí)基體離子束流密度提高,對(duì)沉積膜層表面起到一定的轟擊作用。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。河北單靶磁控濺射儀器

河北單靶磁控濺射儀器,磁控濺射

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(lèi),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(shí)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(guò)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(huì)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(shí)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(duì)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?yàn)R射產(chǎn)額降低時(shí)化合反應(yīng)達(dá)到某個(gè)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。海南智能磁控濺射用途磁控濺射是眾多獲得高質(zhì)量的薄膜技術(shù)當(dāng)中使用較普遍的一種鍍膜工藝。

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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首先選擇的工藝過(guò)程。高功率脈沖磁控濺射技術(shù)作為一種高離化率物理中氣相沉積技術(shù),可以明顯提高薄膜結(jié)構(gòu)可控性,進(jìn)而獲得優(yōu)異的薄膜性能,對(duì)薄膜工業(yè)的發(fā)展有重要意義。近幾年來(lái),高功率脈沖磁控濺射技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究領(lǐng)域和工業(yè)界受到了普遍關(guān)注和重視。

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(yáng)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)氣相沉積或金屬有機(jī)。(4)化學(xué)氣相沉積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(chǎng)非平衡磁控濺射技術(shù)也已在光學(xué)薄膜、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(yáng)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(rùn)滑薄膜的表面沉積技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)得到長(zhǎng)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。磁控濺射除上述已被大量應(yīng)用的領(lǐng)域,還在高溫超導(dǎo)薄膜、鐵電體薄膜、巨磁阻薄膜、薄膜發(fā)光材料、太陽(yáng)能電池、記憶合金薄膜研究方面發(fā)揮重要作用。磁控濺射的優(yōu)點(diǎn):膜的牢固性好。

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PVD技術(shù)特征:過(guò)濾陰極弧:過(guò)濾陰極電弧配有高效的電磁過(guò)濾系統(tǒng),可將弧源產(chǎn)生的等離子體中的宏觀大顆粒過(guò)濾掉,因此制備的薄膜非常致密和平整光滑,具有抗腐蝕性能好,與機(jī)體的結(jié)合力很強(qiáng)。離子束:離子束加工是在真空條件下,先由電子槍產(chǎn)生電子束,再引入已抽成真空且充滿(mǎn)惰性氣體之電離室中,使低壓惰性氣體離子化。由負(fù)極引出陽(yáng)離子又經(jīng)加速、集束等步驟,獲得具有一定速度的離子投射到材料表面,產(chǎn)生濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。由于離子帶正電荷,其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù)萬(wàn)倍,所以離子束比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能,是靠微觀的機(jī)械撞擊能量來(lái)加工的。磁控濺射的特點(diǎn)是成膜速率高,基片溫度低,膜的粘附性好,可實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜。江西直流磁控濺射工藝

磁控濺射涂層有很好的牢固性,濺射薄膜與基板,機(jī)械強(qiáng)度得到了改善,更好的附著力。河北單靶磁控濺射儀器

平衡磁控濺射即傳統(tǒng)的磁控濺射,是在陰極靶材背后放置芯部與外環(huán)磁場(chǎng)強(qiáng)度相等或相近的永磁體或電磁線(xiàn)圈,在靶材表面形成與電場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)。沉積室充入一定量的工作氣體,通常為Ar,在高壓作用下Ar原了電離成為Ar+離子和電子,產(chǎn)生輝光放電,Ar+離子經(jīng)電場(chǎng)加速轟擊靶材,濺射出靶材原子、離子和二次電子等。電子在相互垂直的電磁場(chǎng)的作用下,以擺線(xiàn)方式運(yùn)動(dòng),被束縛在靶材表面,延長(zhǎng)了其在等離子體中的運(yùn)動(dòng)軌跡,增加其參與氣體分子碰撞和電離的過(guò)程,電離出更多的離子,提高了氣體的離化率,在較低的氣體壓力下也可維持放電,因而磁控濺射既降低濺射過(guò)程中的氣體壓力,也同時(shí)提高了濺射的效率和沉積速率。河北單靶磁控濺射儀器

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