真空磁控濺射技術(shù)（真空磁控濺射技術(shù)）

技術(shù)定義

所謂針真空磁控濺射技術(shù)就是一種利用陰極表面配合的磁場(chǎng)形成電子陷阱，使在E×B的作用下電子緊貼陰極表面飄移。設(shè)置一個(gè)與靶面電場(chǎng)正交的磁場(chǎng)，濺射時(shí)產(chǎn)生的快電子在正交的電磁場(chǎng)中作近似擺線運(yùn)動(dòng)，增加了電子行程，提高了氣體的離化率，同時(shí)高能量粒子與氣體碰撞后失去能量，基體溫度較低，在不耐溫材料上可以完成鍍膜。這種技術(shù)是目前玻璃膜技術(shù)中的最尖端技術(shù)，是由航天工業(yè)、兵器工業(yè)、和核工業(yè)三個(gè)方面相結(jié)合的頂尖技術(shù)的民用化，目前民用主要是通過(guò)這種技術(shù)達(dá)到節(jié)能、環(huán)保等作用。

技術(shù)的分類(lèi)

1、平面磁控濺射：

平衡平面濺射是最常用的平面靶磁控濺射，磁力線有閉合回路且與陰極平行，即在陰極表面構(gòu)成一個(gè)正交的電磁場(chǎng)環(huán)形區(qū)域。等離子體被束縛在靶表面距離靶面大約60cm的區(qū)域，通常在基片上加負(fù)偏壓來(lái)改善膜與基體的結(jié)合能力；非平衡平面磁控濺射為了將等離子區(qū)域擴(kuò)展，利用磁體擺放方式的調(diào)整，可以方便的獲得不同的非平衡磁控源。

2、圓柱磁控濺射沉積技術(shù)：

利用圓柱形磁控陰極實(shí)現(xiàn)濺射的技術(shù)磁控源是關(guān)鍵部分，陰極在中心位置的叫磁控源；陽(yáng)極在中心位置的叫反磁控源。

特殊濺射沉積技術(shù)：以上面幾種做基礎(chǔ)，為達(dá)到某些特殊目的而產(chǎn)生的濺射技術(shù)。

1、反應(yīng)濺射：可分為兩類(lèi)，第一種情況是靶為純金屬、合金或混合物，通入的氣體是反應(yīng)氣體，或Ar加上一部分反應(yīng)氣體；第二種情況是靶為化合物，在純氬氣氣氛中濺射產(chǎn)生分解，使膜內(nèi)缺少一種或多種靶成分，在濺射時(shí)需要補(bǔ)充反應(yīng)氣體以補(bǔ)償損失的成分。常用的反應(yīng)氣體有氧、氮、氧+氮（空氣）、乙炔、甲烷等。

1）反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)發(fā)生在表面--靶或基體上，活性氣體也可以形成活性基團(tuán)，濺射原子與活性基團(tuán)碰撞也會(huì)形成化合物沉積在基體上。

當(dāng)通入的反應(yīng)氣體壓強(qiáng)很低，或靶的濺射產(chǎn)額很高時(shí)化合物的合成發(fā)生在基體上，而且化合物的成分取決于濺射粒子和反應(yīng)氣體到達(dá)基體的相對(duì)速度，這種條件下，靶面的化學(xué)反應(yīng)消失或者是化合物分解的速度遠(yuǎn)大于合成的速度；當(dāng)氣體壓強(qiáng)繼續(xù)升高，或?yàn)R射產(chǎn)額降低時(shí)化合反應(yīng)達(dá)到某個(gè)域值，此后在靶上的化學(xué)合成速度大于逸出速度，認(rèn)為化合物在靶面進(jìn)行。

2）反應(yīng)濺射參數(shù)與生成物性能的關(guān)系：在純Ar狀態(tài)下濺射沉積的時(shí)純鋁膜，當(dāng)?shù)獨(dú)獗灰胝婵帐液?，靶面發(fā)生變化，隨氮?dú)獾牧坎粩嗌仙?，填充因?a class="dict" href="/azgame/vut2749411.html">下降，膜內(nèi)AlN含量上升，膜的介質(zhì)性提高，方塊電阻增加，當(dāng)?shù)獨(dú)膺_(dá)到某一值時(shí)，沉積膜就是純的AlN。同時(shí)電流不變的條件下，電壓下降，沉積速率降低。

根據(jù)膜的導(dǎo)電性的高低可定性的將反應(yīng)濺射過(guò)程分為兩種模式--金屬模式和化合物模式，介乎兩者之間是過(guò)渡區(qū)。一般認(rèn)為膜的方塊電阻在1000之下是金屬模式，大于幾M為化合物模式。

由于反應(yīng)氣體量的增加，靶面上會(huì)形成一層化合物，薄膜成分變化的同時(shí)沉積速率下降當(dāng)氣體量按原來(lái)增加量減少時(shí)，放電曲線及沉積速率都出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。

出現(xiàn)的問(wèn)題

1）靶的污染：靶表面形成了非導(dǎo)電的化合物或者導(dǎo)電很差的化合物之后，除了放電電壓及沉積速率變化之外，還會(huì)因?yàn)榘忻鏍顩r的動(dòng)態(tài)變化引起膜成分及結(jié)構(gòu)的變化；

2）陽(yáng)極消失：當(dāng)陽(yáng)極上化合物沉積到一定厚度時(shí)就中斷了電荷傳導(dǎo)的通路，造成電荷不斷積累，最終陽(yáng)極失去作用，輝光放電不穩(wěn)定，沉積的膜層性能不一致。因此經(jīng)常清理陽(yáng)極是必要的；

3）極間打火：隨陰陽(yáng)極覆蓋化合物，導(dǎo)電性能變差或喪失使電子積累。若要維持輝光放電，必須提高外加電壓，結(jié)果造成陰極表面化合物的擊穿，形成弧光放電。嚴(yán)重的影響濺射過(guò)程的穩(wěn)定性，并造成膜的缺陷。最有效的解決方法是改變放電模式，采用交流及脈沖濺射。

2、中頻濺射及脈沖濺射：在靶上加一個(gè)交變電壓，當(dāng)工作在負(fù)電壓階段時(shí)，靶被濺射；工作在正電壓階段時(shí)，中和靶面積累的正電荷，這就是交流濺射技術(shù)。電壓波形是非對(duì)稱(chēng)的矩形波的濺射方法稱(chēng)為脈沖濺射；電壓波形是對(duì)稱(chēng)的方波或正弦波稱(chēng)交流濺射。在一個(gè)給定電場(chǎng)強(qiáng)度下，頻率越高，濺射產(chǎn)額越低。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在頻率為60kHz、80kHz、500kHz和13.5MHz時(shí)的濺射產(chǎn)額分別為直流濺射時(shí)的100%、85%、70%和55%，通常取10--80kHz。因此也稱(chēng)交流濺射為中頻濺射。

中頻濺射常用于孿生靶，也叫對(duì)靶是近乎完全相同的兩個(gè)靶相對(duì)而立，各自與電源的兩個(gè)極相連，并與真空室處于懸浮狀態(tài)。在濺射過(guò)程中，兩個(gè)靶周期性的交替作為陰極和陽(yáng)極處于低電位的靶吸引正離子產(chǎn)生濺射，處于高電位的另一個(gè)靶吸引電子中和靶面積累的正離子，抑制了濺射時(shí)的打火現(xiàn)象，同時(shí)消除了“陽(yáng)極消失”現(xiàn)象。

技術(shù)特點(diǎn)

1）有高的沉積速率。中頻濺射時(shí)靶功率密度是直流時(shí)的三倍情況下可以得到十倍的沉積速率；

2）膜內(nèi)缺陷低。由于消除了打火現(xiàn)象膜內(nèi)缺陷比直流濺射時(shí)低幾個(gè)數(shù)量級(jí)；

3）膜內(nèi)應(yīng)力低，與基體結(jié)合力強(qiáng)。由于中頻濺射時(shí)到達(dá)基體的原子能量高于直流濺射，因此沉積時(shí)基體溫升高，形成的膜較致密；

4）連接簡(jiǎn)單。中頻濺射時(shí)電源與靶的連接比射頻（13.56MHz)濺射容易，后者需要復(fù)雜的阻抗匹配。

脈沖磁控濺射是采用脈沖電源或者直流電源與脈沖生成裝置配合，輸出脈沖電流驅(qū)動(dòng)磁控濺射沉積。一般使用矩形波電壓，既容易獲得又有利于研究濺射放電等離子體的變化過(guò)程。工作模式與中頻濺射。

民用玻璃膜技術(shù)中的真空磁控濺射技術(shù)，主要是用于玻璃膜中的金屬層，能夠達(dá)到高清晰，并且是從原子級(jí)別進(jìn)行重新排列和組合，而真正的金屬膜是沒(méi)有彩色的，有的就算金屬原色，像銀色\灰色等等,

目前金屬膜能夠使得節(jié)能方面節(jié)約30%左右，所以，不管是建筑膜還是汽車(chē)膜方面，請(qǐng)大家可以好好了解一下，了解一下真空磁控濺射技術(shù)！大師玻璃膜等是這種技術(shù)，而國(guó)內(nèi)的廠商目前只有西南物理研究科學(xué)院掌握了這一技術(shù)。