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山西磁控濺射分類

來源: 發布時間:2023-03-25

高能脈沖磁控濺射技術是利用較高的脈沖峰值功率和較低的脈沖占空比來產生高濺射金屬離化率的一種磁控濺射技術。電源與等離子體淹沒離子注入沉積方法相結合,形成一種新穎的成膜過程與質量調控技術,是可應用于大型矩形靶的離化率可控磁控濺射新技術,填補了國內在該方向的研究空白。將高能沖擊磁控濺射與高壓脈沖偏壓技術復合,利用其高離化率和淹沒性的特點,通過成膜過程中入射粒子能量與分布的有效操控,實現高膜基結合力、高質量、高均勻性薄膜的制備。同時結合全新的粒子能量與成膜過程反饋控制系統,開展高離化率等離子體發生、等離子體的時空演變及荷能粒子成膜物理過程控制等方面的研究與工程應用。其中心技術具有自主知識產權,已申請相關發明專利兩項。該項技術對實現PVD沉積關鍵瓶頸問題的突破具有重大意義,有助于提升我國在表面工程加工領域的國際競爭力。如在交通領域,該技術用于汽車發動機三部件,可降低摩擦25%,減少油耗3%;機械加工領域,沉積先進鍍層可使刀具壽命提高2~10倍,加工速度提高30-70%。磁控濺射一般根據所采用的電源的不同又可分為直流濺射和射頻濺射兩種。山西磁控濺射分類

山西磁控濺射分類,磁控濺射

磁控濺射技術有:直流濺射法。直流濺射法要求靶材能夠將從離子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極,從而該方法只能濺射導體材料。因為轟擊絕緣靶材時,表面的離子電荷無法中和,這將導致靶面電位升高,外加電壓幾乎都加在靶上,兩極間的離子加速與電離的機會將變小,甚至不能電離,導致不能連續放電甚至放電停止,濺射停止。故對于絕緣靶材或導電性很差的非金屬靶材,須用射頻濺射法。濺射過程中涉及到復雜的散射過程和多種能量傳遞過程:入射粒子與靶材原子發生彈性碰撞,入射粒子的一部分動能會傳給靶材原子;某些靶材原子的動能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢壘,從而從晶格點陣中被碰撞出來,產生離位原子;這些離位原子進一步和附近的原子依次反復碰撞,產生碰撞級聯;當這種碰撞級聯到達靶材表面時,如果靠近靶材表面的原子的動能大于表面結合能,這些原子就會從靶材表面脫離從而進入真空。真空磁控濺射分類高能脈沖磁控濺射技術是利用較高的脈沖峰值功率和較低的脈沖占空比來產生濺射的一種磁控濺射技術。

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磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應用對象。但有一共同點:利用磁場與電場交互作用,使電子在靶表面附近成螺旋狀運行,從而增大電子撞擊氬氣產生離子的概率。所產生的離子在電場作用下撞向靶面從而濺射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式,平衡式靶源鍍膜均勻,非平衡式靶源鍍膜膜層和基體結合力強。平衡靶源多用于半導體光學膜,非平衡多用于磨損裝飾膜。磁控陰極按照磁場位形分布不同,大致可分為平衡態磁控陰極和非平衡態磁控陰極。平衡態磁控陰極內外磁鋼的磁通量大致相等,兩極磁力線閉合于靶面,很好地將電子/等離子體約束在靶面附近,增加了碰撞幾率,提高了離化效率,因而在較低的工作氣壓和電壓下就能起輝并維持輝光放電,靶材利用率相對較高。但由于電子沿磁力線運動主要閉合于靶面,基片區域所受離子轟擊較小。非平衡磁控濺射技術,即讓磁控陰極外磁極磁通大于內磁極,兩極磁力線在靶面不完全閉合,部分磁力線可沿靶的邊緣延伸到基片區域,從而部分電子可以沿著磁力線擴展到基片,增加基片區域的等離子體密度和氣體電離率。

磁控濺射靶材的制備技術方法按生產工藝可分為熔融鑄造法和粉末冶金法兩大類,在靶材的制備過程中,除嚴格控制材料的純度、致密度、晶粒度以及結晶取向之外,對熱處理工藝條件、后續成型加工過程亦需要加以嚴格的控制,以保證靶材的質量。磁控濺射靶材的制備方法:1、熔融鑄造法。與粉末冶金法相比,熔融鑄造法生產的靶材產品雜質含量低,致密度高。2、粉末冶金法。通常,熔融鑄造法無法實現難熔金屬濺射靶材的制備,對于熔點和密度相差較大的兩種或兩種以上的金屬,采用普通的熔融鑄造法,一般也難以獲得成分均勻的合金靶材;對于無機非金屬靶材、復合靶材,熔融鑄造法更是無能為力,而粉末冶金法是解決制備上述靶材技術難題的較佳途徑。同時,粉末冶金工藝還具有容易獲得均勻細晶結構、節約原材料、生產效率高等優點。對于大部分材料,只要能制成靶材,就可以實現濺射。

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磁控濺射是一種基于等離子體的沉積過程,其中高能離子向目標加速。離子撞擊目標,原子從表面噴射。這些原子向基板移動并結合到正在生長的薄膜中。磁控濺射是一種涉及氣態等離子體的沉積技術,該等離子體產生并限制在包含要沉積的材料的空間內。靶材表面被等離子體中的高能離子侵蝕,釋放出的原子穿過真空環境并沉積到基板上形成薄膜。在典型的濺射沉積工藝中,腔室首先被抽真空至高真空,以較小化所有背景氣體和潛在污染物的分壓。達到基本壓力后,包含等離子體的濺射氣體流入腔室,并使用壓力控制系統調節總壓力-通常在毫托范圍內。磁控濺射的優點如下:操作易控。江西金屬磁控濺射優點

磁控濺射靶材的制備技術方法按生產工藝可分為熔融鑄造法和粉末冶金法兩大類。山西磁控濺射分類

PVD技術常用的方法:PVD基本方法。真空蒸發、濺射、離子鍍,以下介紹幾種常用的方法。電子束蒸發:電子束蒸發是利用聚焦成束的電子束來加熱蒸發源,使其蒸發并沉積在基片表面而形成薄膜。特征:真空環境;蒸發源材料需加熱熔化;基底材料也在較高溫度中;用磁場控制蒸發的氣體,從而控制生成鍍膜的厚度。濺射沉積:濺射是與氣體輝光放電相聯系的一種薄膜沉積技術。濺射的方法很多,有直流濺射、RF濺射和反應濺射等,而用得較多的是磁控濺射、中頻濺射、直流濺射、RF濺射和離子束濺射。山西磁控濺射分類

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