磁控溅射技术

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磁控溅射技术
$ @; \2 ~& d6 j3 M) J! R& c3 y磁控溅射是镀膜技术中最突出的成就之一。它以溅射率高、基材温度低、膜基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点，成为微电子、光学薄膜和材料表面镀膜，特别是大面积对均匀性要求苛刻的建筑镀膜玻璃、柔性基材卷绕镀等连续镀膜工业领域的首选方案。磁控溅射技术是在普通直流(射频)溅射技术的基础上发展起来的。早期的直流(射频)溅射技术是利用辉光放电产生的离子轰击靶材来实现薄膜沉积的。磁控溅射技术则在真空室充入0．1一lO Pa压力的惰性气体( )的同时，在阴极靶材的下面放置了100一l 000 Gauss强力磁铁。在高压作用下，Ar原子电离成为 离子和电子，产生等离子辉光放电。电子在加速飞向基片的过程中，受到电场静电作用力和磁场洛伦兹力
. U# d9 g6 \& c: x3 ^的共同作用(正交电磁场作用)，产生漂移，并不断与 原子发生碰撞，电离出大量的Ar 离子。由于电子的能量充分用于碰撞电离 等离子体密度比二级溅射提高了约一个数量级，镀膜速率大大提高。 经过多次碰撞后，电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，最终落在基材、真空室内壁及靶源阳极上，降低了由于电子轰击而引起的基材温度的升高。而 离子在高压电场加速作用下，与靶材撞击并释放出能量，导致靶材表面的原子吸收Ar 离子的动能而脱离原晶格束缚。呈中性的靶原子逸出靶材的表面飞向基材，并在基材上沉积形成薄膜。目前，常见的磁控溅射技术有多靶磁控溅射技术、磁场扫描法、非平衡磁控溅射技术和脉冲磁控溅射技术等。在磁控溅射技术中，可制成靶材的各种金属、半导体、铁磁材料，以及绝缘的氧化物、陶瓷、聚合物等物质，均可作为薄膜材料。适当条件下，采用多元靶材共溅射方式，可沉积所需组分的混合物、化
合物薄膜。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。利用磁控溅射技术，在纺织材料表面镀上不同组分的薄膜。可赋予纺织材料抗紫外、防水各种功能性，提高产品的档次和附加值，前景诱人。例如，在纺织品表面镀上铝膜或纳米ZnO薄膜，可使织物获得抗紫外线性能；以m E为靶材，将主要组分为C F4的小分子溅射到PET织物上，可使之防水透气等。我国采用磁控溅射技术产业化生产功能性纺织品的例子还很少见。科研人员仍需继续努力。