贵州高温磁控溅射过程

高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术。电源与等离子体淹没离子注入沉积方法相结合，形成一种新颖的成膜过程与质量调控技术，是可应用于大型矩形靶的离化率可控磁控溅射新技术，填补了国内在该方向的研究空白。将高能冲击磁控溅射与高压脉冲偏压技术复合，利用其高离化率和淹没性的特点，通过成膜过程中入射粒子能量与分布的有效操控，实现高膜基结合力、高质量、高均匀性薄膜的制备。同时结合全新的粒子能量与成膜过程反馈控制系统，开展高离化率等离子体发生、等离子体的时空演变及荷能粒子成膜物理过程控制等方面的研究与工程应用。其中心技术具有自主知识产权，已申请相关发明专利两项。该项技术对实现PVD沉积关键瓶颈问题的突破具有重大意义，有助于提升我国在表面工程加工领域的国际竞争力。如在交通领域，该技术用于汽车发动机三部件，可降低摩擦25%，减少油耗3%；机械加工领域，沉积先进镀层可使刀具寿命提高2～10倍，加工速度提高30-70%。磁控溅射的优点如下：基板低温性。贵州高温磁控溅射过程

磁控溅射包括很多种类。各有不同工作原理和应用对象。但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态磁控阴极和非平衡态磁控阴极。平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等，两极磁力线闭合于靶面，很好地将电子/等离子体约束在靶面附近，增加了碰撞几率，提高了离化效率，因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电，靶材利用率相对较高。但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面，基片区域所受离子轰击较小。非平衡磁控溅射技术，即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极，两极磁力线在靶面不完全闭合，部分磁力线可沿靶的边缘延伸到基片区域，从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片，增加基片区域的等离子体密度和气体电离率。贵州高温磁控溅射过程使用钻头的人射频磁控溅射过程的第一步是将基片材料置于真空中真空室。

磁控溅射靶材的制备技术方法按生产工艺可分为熔融铸造法和粉末冶金法两大类，在靶材的制备过程中，除严格控制材料的纯度、致密度、晶粒度以及结晶取向之外，对热处理工艺条件、后续成型加工过程亦需要加以严格的控制，以保证靶材的质量。磁控溅射靶材的制备方法：1、熔融铸造法。与粉末冶金法相比，熔融铸造法生产的靶材产品杂质含量低，致密度高。2、粉末冶金法。通常，熔融铸造法无法实现难熔金属溅射靶材的制备，对于熔点和密度相差较大的两种或两种以上的金属，采用普通的熔融铸造法，一般也难以获得成分均匀的合金靶材；对于无机非金属靶材、复合靶材，熔融铸造法更是无能为力，而粉末冶金法是解决制备上述靶材技术难题的较佳途径。同时，粉末冶金工艺还具有容易获得均匀细晶结构、节约原材料、生产效率高等优点。

脉冲磁控溅射的分类如下：1、单向脉冲：单向脉冲正电压段的电压为零!溅射发生在负电压段。由于零电压段靶表面电荷中和效果不明显。2、双向脉冲：双向脉冲在一个周期内存在正电压和负电压两个阶段，在负电压段，电源工作于靶材的溅射，正电压段，引入电子中和靶面累积的正电荷，并使表面清洁，裸露出金属表面。双向脉冲更多地用于双靶闭合式非平衡磁控溅射系统，系统中的两个磁控靶连接在同一脉冲电源上，两个靶交替充当阴极和阳极。阴极靶在溅射的同时，阳极靶完成表面清洁，如此周期性地变换磁控靶极性，就产生了“自清洁”效应。磁控溅射方法在装饰领域的应用：如各种全反射膜和半透明膜；比如手机壳、鼠标等。

磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜技术相比具有以下特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积配比精确恒定的合金；在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体，可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜；通过精确地控制溅射镀膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态，溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多靶布置设计；溅射镀膜速度快，膜层致密，附着性好等特点，很适合于大批量，高效率工业生产。直流磁控溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极。安徽磁控溅射优点

靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。贵州高温磁控溅射过程

PVD技术特征：过滤阴极弧。过滤阴极电弧配有高效的电磁过滤系统，可将弧源产生的等离子体中的宏观大颗粒过滤掉，因此制备的薄膜非常致密和平整光滑，具有抗腐蚀性能好，与机体的结合力很强。离子束：离子束加工是在真空条件下，先由电子枪产生电子束，再引入已抽成真空且充满惰性气体之电离室中，使低压惰性气体离子化。由负极引出阳离子又经加速、集束等步骤，获得具有一定速度的离子投射到材料表面，产生溅射效应和注入效应。由于离子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍，所以离子束比电子束具有更大的撞击动能，是靠微观的机械撞击能量来加工的。贵州高温磁控溅射过程

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