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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的作用下,對陰極靶材表面進行轟擊,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)的是簡單的直流二極濺射,它的優(yōu)點是裝置簡單,但是直流二極濺射沉積速率低;為了保持自持放電,不能在低氣壓下進行;在直流二極濺射裝置中增加一個熱陰極和陽極,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)下進行;同時放電電流也增大,并可單獨控制,不受電壓影響。在熱陰極的前面增加一個電極,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)應用。磁控濺射技術(shù)在光學薄膜、低輻射玻璃和透明導電玻璃等方面也得到應用。雙靶材磁控濺射特點
濺射技術(shù)是指使得具有一定能量的粒子轟擊材料表面,使得固體材料表面的原子或分子分離,飛濺落于另一物體表面形成鍍膜的技術(shù)。被粒子轟擊的材料稱為靶材,而被鍍膜的固體材料稱為基片。首先由極板發(fā)射出粒子,這些粒子一般是電子,接著使它們在外電場加速下與惰性氣體分子一般是氬氣分子(即Ar原子)碰撞,使得其電離成Ar離子和二次電子。Ar離子會受到電場的作用,以高速轟擊靶材,使靶材表面原子或分子飛濺出去,落于基片表面沉積下來形成薄膜。云南雙靶磁控濺射分類磁控濺射技術(shù)得以普遍的應用是由該技術(shù)有別于其它鍍膜方法的特點所決定的。
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,從而該方法只能濺射導體材料,不適于絕緣材料。因為轟擊絕緣靶材時,表面的離子電荷無法中和,這將導致靶面電位升高,外加電壓幾乎都加在靶上,兩極間的離子加速與電離的機會將變小,甚至不能電離,導致不能連續(xù)放電甚至放電停止,濺射停止。故對于絕緣靶材或?qū)щ娦院懿畹姆墙饘侔胁模氂蒙漕l濺射法。濺射過程中涉及到復雜的散射過程和多種能量傳遞過程:入射粒子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞,入射粒子的一部分動能會傳給靶材原子;某些靶材原子的動能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢壘(對于金屬是5-10eV),從而從晶格點陣中被碰撞出來,產(chǎn)生離位原子;這些離位原子進一步和附近的原子依次反復碰撞,產(chǎn)生碰撞級聯(lián);當這種碰撞級聯(lián)到達靶材表面時,如果靠近靶材表面的原子的動能大于表面結(jié)合能(對于金屬是1-6eV),這些原子就會從靶材表面脫離從而進入真空。
磁控濺射靶材的應用領域如下:眾所周知,靶材材料的技術(shù)發(fā)展趨勢與下游應用產(chǎn)業(yè)的薄膜技術(shù)發(fā)展趨勢息息相關,隨著應用產(chǎn)業(yè)在薄膜產(chǎn)品或元件上的技術(shù)改進,靶材技術(shù)也應隨之變化。如Ic制造商.近段時間致力于低電阻率銅布線的開發(fā),預計未來幾年將大幅度取代原來的鋁膜,這樣銅靶及其所需阻擋層靶材的開發(fā)將刻不容緩。另外,近年來平面顯示器大幅度取代原以陰極射線管為主的電腦顯示器及電視機市場。亦將大幅增加ITO靶材的技術(shù)與市場需求。此外在存儲技術(shù)方面。高密度、大容量硬盤,高密度的可擦寫光盤的需求持續(xù)增加.這些均導致應用產(chǎn)業(yè)對靶材的需求發(fā)生變化。磁控濺射方法可用于制備多種材料,如金屬、半導體、絕緣子等。
磁控濺射鍍膜常見領域應用:1、一些不適合化學氣相沉積的材料可以通過磁控濺射沉積,這種方法可以獲得均勻的大面積薄膜。2、機械工業(yè)。如表面功能膜、超硬膜、自潤滑膜等。這些膜能有效提高表面硬度、復合韌性、耐磨性和高溫化學穩(wěn)定性,從而大幅度提高產(chǎn)品的使用壽命。3、光領域。閉場非平衡磁控濺射技術(shù)也已應用于光學薄膜、低輻射玻璃和透明導電玻璃,特別是,透明導電玻璃普遍應用于平板顯示器件、太陽能電池、微波和射頻屏蔽器件和器件、傳感器等。磁控濺射方法在裝飾領域的應用:如各種全反射膜和半透明膜;比如手機殼、鼠標等。雙靶材磁控濺射特點
磁控濺射的優(yōu)點如下:沉積速率高。雙靶材磁控濺射特點
高能脈沖磁控濺射技術(shù)是利用較高的脈沖峰值功率和較低的脈沖占空比來產(chǎn)生高濺射金屬離化率的一種磁控濺射技術(shù)。電源與等離子體淹沒離子注入沉積方法相結(jié)合,形成一種新穎的成膜過程與質(zhì)量調(diào)控技術(shù),是可應用于大型矩形靶的離化率可控磁控濺射新技術(shù),填補了國內(nèi)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(shù)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(jié)合力、高質(zhì)量、高均勻性薄膜的制備。同時結(jié)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(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán),已申請相關發(fā)明專利兩項。該項技術(shù)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(shù)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%。雙靶材磁控濺射特點