上海陶瓷靶材磁控溅射实验室

谈到磁控溅射，首先就要说溅射技术。溅射技术是指使得具有一定能量的粒子轰击材料表面，使得固体材料表面的原子或分子分离，飞溅落于另一物体表面形成镀膜的技术。被粒子轰击的材料称为靶材，而被镀膜的固体材料称为基片。首先由极板发射出粒子，这些粒子一般是电子，接着使它们在外电场加速下与惰性气体分子一般是氩气分子（即Ar原子）碰撞，使得其电离成Ar离子和二次电子。Ar离子会受到电场的作用，以高速轰击靶材，使靶材表面原子或分子飞溅出去，落于基片表面沉积下来形成薄膜。磁控溅射技术在光学薄膜(如增透膜)、低辐射玻璃和透明导电玻璃等方面也得到应用。上海陶瓷靶材磁控溅射实验室

磁控溅射原理：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛伦兹力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长。磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极（柱状靶或平面靶）和阳极（镀膜室壁）之间施加几百K直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。上海陶瓷靶材磁控溅射实验室磁控溅射的优点：基板有低温性。相对于二级溅射和热蒸发来说，磁控溅射加热少。

磁控溅射属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。膜层粒子来源于辉光放电中，氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用。氩离子将靶材原子溅射下来后，沉积到元件表面形成所需膜层。磁控原理就是采用正交电磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹，使得电子在正交电磁场中变成了摆线运动，因而大幅度增加了与气体分子碰撞的几率。磁控溅射目前是一种应用十分普遍的薄膜沉积技术,溅射技术上的不断发展和对新功能薄膜的探索研究,使磁控溅射应用延伸到许多生产和科研领域。

磁控溅射的原理：靶材背面加上强磁体，形成磁场。在正负电极间施以高的电压产生等离子体，使氩气发生辉光放电。等离子体中的电子在相互垂直的电场和磁场的共同作用下做螺旋式运动，飞向正电极，在运动过程中与氩气原子发生碰撞，产生Ar离子和电子，带负电的电子又在相互垂直的电场和磁场的共同作用下向正电级做螺旋式运动，电子再次与氩气原子发生碰撞，随着碰撞次数的增大，电子的能量逐渐降低，较后落在衬底上，这就使得高速电子对衬底轰击产生的温升大幅度降低。Ar离子向负极加速运动，与靶材发生碰撞。能量适当的Ar离子离子轰击靶材后使得靶材原子脱离靶材表面，较后沉积在衬底上形成薄膜。高速率磁控溅射的一个固有的性质是产生大量的溅射粒子而获得高的薄膜沉积速率。

真空磁控溅射镀膜特别适用于反应沉积镀膜，实际上，真空磁控溅射镀膜这种工艺可以沉积任何氧化物、碳化物以及氮化物材料的薄膜。此外，该工艺也特别适合用于多层膜结构的沉积，包括了光学设计、彩色膜、耐磨涂层、纳米层压板、超晶格镀膜、绝缘膜等。早在1970年，已经有了高质量的光学薄膜沉积案例，开发了多种光学膜层材料。这些材料包括有透明导电材料、半导体、聚合物、氧化物、碳化物以及氮化物等，至于氟化物则多是用在蒸发镀膜等工艺当中。磁控溅射就是提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。上海陶瓷靶材磁控溅射实验室

磁控溅射的优点：膜的牢固性好。上海陶瓷靶材磁控溅射实验室

相较于蒸发镀膜，真空磁控溅射镀膜的膜更均匀，那么真空蒸发镀膜所镀出来的膜厚度在中心位置一般会薄一点。因此，由于我们无法控制真空蒸发镀膜的膜层的厚度，而真空磁控溅射镀膜的过程中可通过控制时间长短来控制镀层厚度，所以蒸镀真空镀膜不适应企业大规模的生产。反之，溅射镀膜在这方面就比较有优势了。那么相对于蒸发镀膜来说，真空磁控溅射镀膜除了膜厚均匀与可控灵活的优势之外，还有这些特点：磁控溅射镀的膜层的纯度高，因此致密性好；膜层物料灵活，薄膜可以由大多数材料构成，包括常见的合金、化合物之类的；溅射镀膜的沉积速率较低，整体设备相对复杂一些；真空溅射薄膜与作用基底之间的粘合、附着力很好。上海陶瓷靶材磁控溅射实验室

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