天津磁控溅射实验室

真空磁控溅射镀膜技术的特点：1、沉积速率大：由于采用高速磁控电极，可获得的离子流很大，有效提高了此工艺镀膜过程的沉积速率和溅射速率。与其它溅射镀膜工艺相比，磁控溅射的产能高、产量大、于各类工业生产中得到普遍应用。2、功率效率高：磁控溅射靶一般选择200V-1000V范围之内的电压，通常为600V，因为600V的电压刚好处在功率效率的较高有效范围之内。3、溅射能量低：磁控靶电压施加较低，磁场将等离子体约束在阴极附近，可防止较高能量的带电粒子入射到基材上。磁控溅射是物相沉积的一种。天津磁控溅射实验室

磁控溅射就是在外加电场的两极之间引入一个磁场。这个磁场使得电子受到洛伦兹力的束缚作用，其运动路线受到控制，因此大幅度增加了电子与Ar分子（原子）碰撞的几率，提高了气体分子的电离程度，从而使溅射效率得到很大的提升。溅射现象自发现以来己被普遍应用在多种薄膜的制备中，如制备金属、半导体、合金、氧化物以及化合物半导体等。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。磁控溅射在技术上可以分为直流(DC)磁控溅射、中频(MF)磁控溅射、射频(RF)磁控溅射。天津磁控溅射实验室一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、附着力强等优点。

磁控溅射的基本原理就是以磁场改变电子运动方向，束缚和延长运动路径，提高电子的电离概率和有效地利用了电子的能量。因此在形成高密度等离子体的异常辉光放电中，正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效，同时受正交电磁场的束缚的电子只能在其能量将要耗尽时才能沉积在基片上，这就是磁控溅射具有低温高速两大特点的机理。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。

随着工业的需求和表面技术的发展，新型磁控溅射如高速溅射、自溅射等成为磁控溅射领域新的发展趋势。高速溅射能够得到大约几个μm/min的高速率沉积，可以缩短溅射镀膜的时间，提高工业生产的效率；有可能替代对环境有污染的电镀工艺。当溅射率非常高，以至于在完全没有惰性气体的情况下也能维持放电，即是只用离化的被溅射材料的蒸汽来维持放电，这种磁控溅射被称为自溅射。被溅射材料的离子化以及减少甚至取消惰性气体，会明显地影响薄膜形成的机制，加强沉积薄膜过程中合金化和化合物形成中的化学反应。由此可能制备出新的薄膜材料，发展新的溅射技术，例如在深孔底部自溅射沉积薄膜。反应磁控溅射普遍应用于化合物薄膜的大批量生产。

磁控溅射靶材的制备方法：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。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。有些镀膜要用到射频电源，如功率大，需做好屏蔽处理。天津磁控溅射实验室

物相沉积技术普遍应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域。天津磁控溅射实验室

磁控溅射靶材的原理：在被溅射的靶极与阳极之间加一个正交磁场和电场，在高真空室中充入所需要的惰性气体，永久磁铁在靶材料表面形成250～350高斯的磁场，同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下，Ar气电离成正离子和电子，靶上加有一定的负高压，从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大，在阴极附近形成高密度的等离子体，Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面，以很高的速度轰击靶面，使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。磁控溅射一般分为二种：直流溅射和射频溅射，其中直流溅射设备原理简单，在溅射金属时，其速率也快。而射频溅射的使用范围更为普遍，除可溅射导电材料外，也可溅射非导电的材料，同时还可进行反应溅射制备氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射频的频率提高后就成为微波等离子体溅射，如今，常用的有电子回旋共振型微波等离子体溅射。天津磁控溅射实验室

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