湖南多层磁控溅射原理

磁控溅射的基本原理是利用Ar一O2混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。湖南多层磁控溅射原理

影响磁控溅射镀膜结果的因素：1、溅射功率的影响，在基体和涂层材料确定的情况下,工艺参数的选择对于涂层生长速率和涂层质量都有很大的影响.其中溅射功率的设定对这两方面都有极大的影响。2、气压的影响，磁控溅射是在低气压下进行高速溅射，为此需要提高气体的离化率，使气体形成等离子体。在保证溅射功率固定的情况下，分析气压对于磁控溅射的影响。磁控溅射镀膜的产品优点：1、几乎所有材料都可以通过磁控溅射沉积；2、可以根据基材和涂层的要求缩放光源并将其放置在腔室中的任何位置；3、可以沉积合金和化合物的薄膜,同时保持与原始材料相似的组成.磁控溅射镀膜的产品特点1、磁控溅射所利用的环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈.相应地,环状磁场控制的区域是等离子体密度较高的部位。广州单靶磁控溅射特点PVD镀膜技术主要分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。

磁控溅射的工艺研究：1、磁场：用来捕获二次电子的磁场必须在整个靶面上保持一致，而且磁场强度应当合适。磁场不均匀就会产生不均匀的膜层。磁场强度如果不适当，那么即使磁场强度一致也会导致膜层沉积速率低下，而且可能在螺栓头处发生溅射。这就会使膜层受到污染。如果磁场强度过高，可能在开始的时候沉积速率会非常高，但是由于刻蚀区的关系，这个速率会迅速下降到一个非常低的水平。同样，这个刻蚀区也会造成靶的利用率比较低。2、可变参数：在溅射过程中，通过改变改变这些参数可以进行工艺的动态控制。这些可变参数包括:功率、速度、气体的种类和压强。

物相沉积技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，物相沉积是主要的表面处理技术之一。PVD镀膜技术主要分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。物相沉积的主要方法有：真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀膜、离子镀膜和分子束外延等。相应的真空镀膜设备包括真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。随着沉积方法和技术的提升，物相沉积技术不只可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。物相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但30年迅速发展成为一门极具广阔应用前景的新技术，并向着环保型、清洁型趋势发展。在钟表行业，尤其是高级手表金属外观件的表面处理方面达到越来越为普遍的应用。单向脉冲正电压段的电压为零!溅射发生在负电压段。

磁控溅射的种类：用磁控靶源溅射金属和合金很容易，点火和溅射很方便。这是因为靶，等离子体和被溅零件/真空腔体可形成回路。但若溅射绝缘体，则回路断了。于是人们采用高频电源，回路中加入很强的电容，这样在绝缘回路中靶材成了一个电容。但高频磁控溅射电源昂贵，溅射速率很小，同时接地技术很复杂，因而难大规模采用。为解决此问题，发明了磁控反应溅射。就是用金属靶，加入氩气和反应气体如氮气或氧气。当金属靶材撞向零件时由于能量转化，与反应气体化合生成氮化物或氧化物。磁控反应溅射绝缘体看似容易，而实际操作困难。主要问题是反应不光发生在零件表面，也发生在阳极，真空腔体表面以及靶源表面，从而引起灭火，靶源和工件表面起弧等。德国莱宝发明的孪生靶源技术，很好的解决了这个问题。其原理是一对靶源互相为阴阳极，从而消除阳极表面氧化或氮化。冷却是一切源所必需，因为能量很大一部分转为热量，若无冷却或冷却不足，这种热量将使靶源温度达一千度以上从而溶化整个靶源。真空磁控溅射涂层技术与真空蒸发涂层技术相比有许多优点。天津双靶磁控溅射流程

这提高了薄膜工艺的效率，使它们能够在较低的压力下更快地生长。湖南多层磁控溅射原理

磁控溅射的材料性能：如果靶材是磁性材料，磁力线被靶材屏蔽，磁力线难以穿透靶材在靶材表面上方形成磁场，磁控的作用将大幅度降低。因此，溅射磁性材料时，一方面要求磁控靶的磁场要强一些，另一方面靶材也要制备的薄一些，以便磁力线能穿过靶材，在靶面上方产生磁控作用。磁控溅射设备一般根据所采用的电源的不同又可分为直流溅射和射频溅射两种。直流磁控溅射的特点是在阳极基片和阴极靶之间加一个直流电压，阳离子在电场的作用下轰击靶材，它的溅射速率一般都比较大。湖南多层磁控溅射原理

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