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磁控濺射鍍膜的原理和作用

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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(lái),被濺射出來(lái)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。

磁控濺射鍍膜

濺射鍍膜最初出現(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 (<0.1 Pa)下進(jìn)行;不能濺射絕緣材料等缺點(diǎn)限 制了其應(yīng)用。在直流二極濺射裝置中增加一個(gè) 熱陰極和輔助陽(yáng)極,就構(gòu)成直流三極濺射。增加 的熱陰極和輔助陽(yáng)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, 并可獨(dú)立控制,不受電壓影響。在熱陰極的前面 增加一個(gè)電極(柵網(wǎng)狀),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,因而未獲得廣 泛的工業(yè)應(yīng)用。

磁控濺射是由二極濺射基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),在 靶材表面建立與電場(chǎng)正交磁場(chǎng),解決了二極濺射 沉積速率低,等離子體離化率低等問(wèn)題,成為目 前鍍膜工業(yè)主要方法之一。磁控濺射與其它鍍膜 技術(shù)相比具有如下特點(diǎn):可制備成靶的材料廣, 幾乎所有金屬,合金和陶瓷材料都可以制成靶 材;在適當(dāng)條件下多元靶材共濺射方式,可沉積配比精確恒定的合金;在濺射的放電氣氛中加入 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;通過(guò)精確地控制濺射鍍 膜過(guò)程,容易獲得均勻的高精度的膜厚;通過(guò)離 子濺射靶材料物質(zhì)由固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子態(tài), 濺射靶的安裝不受限制,適合于大容積鍍膜室多 靶布置設(shè)計(jì);濺射鍍膜速度快,膜層致密,附著性 好等特點(diǎn),很適合于大批量,高效率工業(yè)生產(chǎn)。近 年來(lái)磁控濺射技術(shù)發(fā)展很快,具有代表性的方法 有射頻濺射、反應(yīng)磁控濺射、非平衡磁控濺射、脈 沖磁控濺射、高速濺射等。

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