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来源:邢台瓮齑五金公司官网 作者:瓮齑 时间:2020-05-26 16:20 点击量:

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磁控溅射

磁控溅射也称为高速低温溅射。在磁场的限制和增强下,等离子体中的工作气体离子(如氩)在目标阴极电场的加速下轰击阴极材料,使材料表面的原子或分子飞离目标表面,经过等离子体区后在衬底表面沉积和迁移,最终形成薄膜。

与双极溅射相比,磁控溅射沉积速率高,衬底温升低,薄膜质量好,重复性好,便于工业化生产。它的发展给薄膜制备过程带来了巨大的变化。

磁控溅射源的结构必须具备两个基本条件:

(1)建立垂直于电场的磁场;

(2)磁场方向平行于阴极表面并形成环形磁场。

从平面磁控溅射靶的结构示意图可以看出,磁控溅射源实质上是一个设置在双极溅射阴极靶后面的磁体,该磁体在靶表面产生水平分量的磁场。离子轰击目标时会发射二次电子。这些电子有一条很长的运动路径,并被电磁场束缚,在目标表面附近的等离子体区域中沿着跑道盘旋。在这个区域,大量的氩被频繁的碰撞电离以轰击靶,从而实现高速溅射。经过几次碰撞后,电子的能量逐渐减少,逐渐远离靶面,最后以很低的能量飞向阳极基片,使基片的温升降低。由于正交电磁场对电子的束缚作用增强,放电电压(500 ~ 600伏)和气压(10 -1帕)远低于DC双极溅射。

反应磁控溅射

金属、合金、低价金属化合物或半导体材料用作靶阴极,并在溅射期间或在衬底表面上的膜沉积期间与气体颗粒反应生成化合物薄膜,这是反应性磁控溅射。反应磁控溅射广泛用于化合物薄膜的大规模生产,因为:

(1)靶材料(单元素靶或多元素靶)和反应气体(氧气、氮气、碳氢化合物等)。)具有高纯度,因此有利于制备高纯度化合物薄膜。

(2)化学或非化学化合物膜可以通过调节反应磁控溅射中的工艺参数来制备,膜的特性可以通过调节膜的组成来调节。

(3)反应磁控溅射沉积过程中衬底温升相对较小,成膜过程中通常不需要对衬底进行高温加热,因此对衬底材料的限制相对较小。

(4)反应磁控溅射适用于制备大面积均匀薄膜,可实现年产百万平方米镀膜的工业化生产。

不平衡磁控溅射

Window等人在1985年首次提出了非平衡磁控溅射的概念,并给出了非平衡磁控溅射平面靶的原理设计。对于磁控溅射靶,其外环磁场强度等于或接近中间磁极的磁场强度,称为“平衡磁控溅射靶”;如果一个磁极的磁场相对于另一个磁极的相对部分增大或减小,就会形成“不平衡磁控溅射靶”。非平衡磁控溅射方法通过附加磁场将阴极靶表面上的等离子体引入到溅射靶前面200毫米至300毫米的范围内,以将衬底浸入等离子体中。一方面,溅射粒子沉积在衬底表面形成薄膜;另一方面,等离子体轰击衬底起到离子辅助作用,大大提高了膜层的质量。非平衡磁控溅射除了具有较高的溅射速率外,还可以向镀膜区输出更多的离子,离子浓度与溅射靶的放电电流成正比。目前,该技术被广泛用于制备各种硬质薄膜。非平衡磁控溅射的磁场分为封闭场和非封闭场。闭合磁场可以