上海单靶磁控溅射实验室

平衡磁控溅射即传统的磁控溅射，是在阴极靶材背后放置芯部与外环磁场强度相等或相近的永磁体或电磁线圈，在靶材表面形成与电场方向垂直的磁场。沉积室充入一定量的工作气体，通常为Ar，在高压作用下Ar原了电离成为Ar+离子和电子，产生辉光放电，Ar+离子经电场加速轰击靶材，溅射出靶材原子、离子和二次电子等。电子在相互垂直的电磁场的作用下，以摆线方式运动，被束缚在靶材表面，延长了其在等离子体中的运动轨迹，增加其参与气体分子碰撞和电离的过程，电离出更多的离子，提高了气体的离化率，在较低的气体压力下也可维持放电，因而磁控溅射既降低溅射过程中的气体压力，也同时提高了溅射的效率和沉积速率。磁控溅射镀膜就是在真空中利用荷能粒子轰击靶表面，使被轰击出的粒子沉积在基片上的技术。上海单靶磁控溅射实验室

真空磁控溅射技术的特点：磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，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，成为镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜技术相比具有如下特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积配比精确恒定的合金；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；通过精确地控制溅射镀膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态，溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多靶布置设计；溅射镀膜速度快，膜层致密，附着性好等特点，很适合于大批量，高效率工业生产。上海单靶磁控溅射实验室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。

PVD技术常用的方法：PVD基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀，以下介绍几种常用的方法。电子束蒸发：电子束蒸发是利用聚焦成束的电子束来加热蒸发源，使其蒸发并沉积在基片表面而形成薄膜。特征：真空环境；蒸发源材料需加热熔化；基底材料也在较高温度中；用磁场控制蒸发的气体，从而控制生成镀膜的厚度。溅射沉积：溅射是与气体辉光放电相联系的一种薄膜沉积技术。溅射的方法很多，有直流溅射、RF溅射和反应溅射等，而用得较多的是磁控溅射、中频溅射、直流溅射、RF溅射和离子束溅射。

磁控溅射技术不只是科学研究和精密电子制造中常用的薄膜制备工艺技术，经过多年的不断完善和发展，该技术也已经成为重要的工业化大面积真空镀膜技术之一，普遍应用于玻璃、汽车、医疗卫生、电子工业等工业和民生领域。例如，采用磁控溅射工艺生产镀膜玻璃，其膜层可以由多层金属或金属氧化物祖成，允许任意调节能量通过率、反射率，具有良好的美观效果，被越来越多的被应用于现代建筑领域。再比如，磁控溅射技术也能够应用于织物涂层，这些织物涂层可以应用于安全领域，如防电击、电磁屏蔽和机器人防护面料等，也可用于染料制作。这样的涂层织物在医疗卫生、环境保护、电子工业等领域都有重要的应用。磁控溅射粉体镀膜技术已经实现了银包铜粉、银包铝粉、铝包硅粉等多种微纳米级粉体的量产。

磁控溅射的材料性能：如果靶材是磁性材料，磁力线被靶材屏蔽，磁力线难以穿透靶材在靶材表面上方形成磁场，磁控的作用将大幅度降低。因此，溅射磁性材料时，一方面要求磁控靶的磁场要强一些，另一方面靶材也要制备的薄一些，以便磁力线能穿过靶材，在靶面上方产生磁控作用。磁控溅射设备一般根据所采用的电源的不同又可分为直流溅射和射频溅射两种。直流磁控溅射的特点是在阳极基片和阴极靶之间加一个直流电压，阳离子在电场的作用下轰击靶材，它的溅射速率一般都比较大。真空磁控溅射镀膜这种工艺可以沉积任何氧化物、碳化物以及氮化物材料的薄膜。上海单靶磁控溅射实验室

高速率磁控溅射本质特点是产生大量的溅射粒子，导致较高的沉积速率。上海单靶磁控溅射实验室

磁控溅射又称为高速低温溅射。在磁场约束及增强下的等离子体中的工作气体离子，在靶阴极电场的加速下，轰击阴极材料，使材料表面的原子或分子飞离靶面，穿越等离子体区以后在基片表面淀积、迁移较终形成薄膜。与二极溅射相比较，磁控溅射的沉积速率高，基片升温低，膜层质量好，可重复性好，便于产业化生产。它的发展引起了薄膜制备工艺的巨大变革。磁控溅射源在结构上必须具备两个基本条件:(1)建立与电场垂直的磁场;(2)磁场方向与阴极表面平行，并组成环形磁场。上海单靶磁控溅射实验室

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