湖南平衡磁控溅射分类

磁控溅射的基本原理是利用Ar一O2混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。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。磁控溅射是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极，就构成直流三极溅射。湖南平衡磁控溅射分类

谈到磁控溅射，首先就要说溅射技术。溅射技术是指使得具有一定能量的粒子轰击材料表面，使得固体材料表面的原子或分子分离，飞溅落于另一物体表面形成镀膜的技术。被粒子轰击的材料称为靶材，而被镀膜的固体材料称为基片。首先由极板发射出粒子，这些粒子一般是电子，接着使它们在外电场加速下与惰性气体分子一般是氩气分子（即Ar原子）碰撞，使得其电离成Ar离子和二次电子。Ar离子会受到电场的作用，以高速轰击靶材，使靶材表面原子或分子飞溅出去，落于基片表面沉积下来形成薄膜。河南真空磁控溅射仪器电离原子更容易与薄膜工艺中涉及的其他粒子相互作用，因此更有可能在基底上沉积。

脉冲磁控溅射的分类：（1）单向脉冲：单向脉冲正电压段的电压为零!溅射发生在负电压段。由于零电压段靶表面电荷中和效果不明显。（2）、双向脉冲：双向脉冲在一个周期内存在正电压和负电压两个阶段，在负电压段，电源工作于靶材的溅射，正电压段，引入电子中和靶面累积的正电荷，并使表面清洁，裸露出金属表面。双向脉冲更多地用于双靶闭合式非平衡磁控溅射系统，系统中的两个磁控靶连接在同一脉冲电源上，两个靶交替充当阴极和阳极。阴极靶在溅射的同时，阳极靶完成表面清洁，如此周期性地变换磁控靶极性，就产生了“自清洁”效应。

磁控溅射靶材镀膜过程中，影响靶材镀膜沉积速率的因素：溅射电流：磁控靶的溅射电流与溅射靶材表面的离子电流成正比，因此也是影响溅射速率的重要因素。磁控溅射有一个普遍规律，即在较佳气压下沉积速度较快。因此，在不影响薄膜质量和满足客户要求的前提下，从溅射良率考虑气体压力的较佳值是合适的。改变溅射电流有两种方法：改变工作电压或改变工作气体压力。溅射功率：溅射功率对沉积速率的影响类似于溅射电压。一般来说，提高磁控靶材的溅射功率可以提高成膜率。然而,这并不是一个普遍的规则。在磁控靶材的溅射电压低，溅射电流大的情况下，虽然平均溅射功率不低，但离子不能被溅射，也不能沉积。前提是要求施加在磁控靶材上的溅射电压足够高，使工作气体离子在阴极和阳极之间的电场中的能量足够大于靶材的"溅射能量阈值"。磁控溅射在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题。

高能脉冲磁控溅射技术介绍及特点：高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术。力学所引进德国电源，与等离子体淹没离子注入沉积方法相结合，形成一种新颖的成膜过程与质量调控技术，是可应用于大型矩形靶的离化率可控磁控溅射新技术，填补了国内在该方向的研究空白。将高能冲击磁控溅射与高压脉冲偏压技术复合，利用其高离化率和淹没性的特点，通过成膜过程中入射粒子能量与分布的有效操控，实现高膜基结合力、高质量、高均匀性薄膜的制备。同时结合全新的粒子能量与成膜过程反馈控制系统，开展高离化率等离子体发生、等离子体的时空演变及荷能粒子成膜物理过程控制等方面的研究与工程应用。其中心技术具有自主知识产权，已申请相关发明专利两项。该项技术对实现PVD沉积关键瓶颈问题的突破具有重大意义，有助于提升我国在表面工程加工领域的国际竞争力。如在交通领域，该技术用于汽车发动机三部件，可降低摩擦25%，减少油耗3%；机械加工领域，沉积先进镀层可使刀具寿命提高2～10倍，加工速度提高30-70%。反应磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜，并能实现单机年产上百万平方米镀膜的工业化生产。河南真空磁控溅射仪器

高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生溅射的一种磁控溅射技术。湖南平衡磁控溅射分类

直流溅射的结构原理：真空室中装有辉光放电的阴极，靶材就装在此极表面上，接受离子轰击；安装镀膜基片或工件的样品台以及真空室接地，作为阳极。操作时将真空室抽至高真空后，通入氩气，并使其真空度维持在1.0Pa左右，再加上2-3kV的直流电压于两电极之上，即可产生辉光放电。此时，在靶材附近形成高密度的等离子体区，即负辉区该区中的离子在直流电压的加速下轰击靶材即发生溅射效应。由靶材表面溅射出来的原子沉积在基片或工件上，形成镀层。湖南平衡磁控溅射分类

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