磁控溅射技术是近年来新兴的一种材料表面镀膜技术,该技术实现了金属、绝缘体等多种材料的表面镀膜,具有高速、低温、低损伤的特点.利用磁控溅射技术进行超细粉体的表面镀膜处理,不但能有效提高超细粉体的分散性,大幅度提高镀层与粉体之间的结合力,还能赋予超细粉体的新的特异性能。在各种溅射镀膜技术中,磁控溅射技术是较重要的技术之一,为了制备大面积均匀且批量一致好的薄膜,釆用优化靶基距、改变基片运动方式、实行膜厚监控等措施。多工位磁控溅射镀膜仪器由于其速度比可调以及同时制作多个基片,效率大幅度提高,被越来越多的重视和使用。溅射可连续工作,镀膜过程容易自动控制,工业上流水线作业。吉林磁控溅射过程
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。四川双靶磁控溅射用途相应的真空镀膜设备包括真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。
射频磁控溅射,又称射频磁控溅射,是一种制备薄膜的工艺,特别是在使用非导电材料时,薄膜是在放置在真空室中的基板上生长的。强大的磁铁用于电离目标材料,并促使其以薄膜的形式沉淀在基板上。使用钻头的人射频磁控溅射过程的第一步是将基片材料置于真空中真空室。然后空气被移除,目标材料,即构成薄膜的材料,以气体的形式释放到腔室中。这种材料的粒子通过使用强大的磁铁被电离。现在以等离子体的形式,带负电荷的靶材料排列在基底上形成薄膜。薄膜的厚度范围从几个原子或分子到几百个。磁铁有助于加速薄膜的生长,因为对原子进行磁化有助于增加目标材料电离的百分比。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。这提高了薄膜工艺的效率,使它们能够在较低的压力下更快地生长。
磁控溅射的种类:用磁控靶源溅射金属和合金很容易,点火和溅射很方便。这是因为靶,等离子体和被溅零件/真空腔体可形成回路。但若溅射绝缘体,则回路断了。于是人们采用高频电源,回路中加入很强的电容,这样在绝缘回路中靶材成了一个电容。但高频磁控溅射电源昂贵,溅射速率很小,同时接地技术很复杂,因而难大规模采用。为解决此问题,发明了磁控反应溅射。就是用金属靶,加入氩气和反应气体如氮气或氧气。当金属靶材撞向零件时由于能量转化,与反应气体化合生成氮化物或氧化物。磁控反应溅射绝缘体看似容易,而实际操作困难。主要问题是反应不光发生在零件表面,也发生在阳极,真空腔体表面以及靶源表面,从而引起灭火,靶源和工件表面起弧等。德国莱宝发明的孪生靶源技术,很好的解决了这个问题。其原理是一对靶源互相为阴阳极,从而消除阳极表面氧化或氮化。冷却是一切源所必需,因为能量很大一部分转为热量,若无冷却或冷却不足,这种热量将使靶源温度达一千度以上从而溶化整个靶源。有些镀膜要用到射频电源,如功率大,需做好屏蔽处理。
磁控溅射的优点:(1)成膜致密、均匀。溅射的薄膜聚集密度普遍提高了。从显微照片看,溅射的薄膜表面微观形貌比较精致细密,而且非常均匀。(2)溅射的薄膜均具有优异的性能。如溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。(3)易于组织大批量生产。磁控源可以根据要求进行扩大,因此大面积镀膜是容易实现的。再加上溅射可连续工作,镀膜过程容易自动控制,因此工业上流水线作业完全成为可能。(4)工艺环保。传统的湿法电镀会产生废液、废渣、废气,对环境造成严重的污染。不产生环境污染、生产效率高的磁控溅射镀膜法则可较好解决这一难题。对于大部分材料,只要能制成靶材,就可以实现溅射。安徽金属磁控溅射原理
磁控溅射镀膜的适用范围:在铝合金制品装饰中的应用。吉林磁控溅射过程
磁控溅射应用:(1)磁控溅射技术在光学薄膜(如增透膜)、低辐射玻璃和透明导电玻璃等方面也得到应用。在透明导电玻璃在玻璃基片或柔性衬底上,溅射制备SiO2薄膜和掺杂ZnO或InSn氧化物(ITO)薄膜,使可见光范围内平均光透过率在90%以上。(2)在现代机械加工工业中,利用磁控溅射技术制作表面功能膜、超硬膜,自润滑薄膜,能有效的提高表面硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能,从而大幅度地提高涂层产品的使用寿命。磁控溅射除上述已被大量应用的领域,还在高温超导薄膜、铁电体薄膜、巨磁阻薄膜、薄膜发光材料、太阳能电池、记忆合金薄膜研究方面发挥重要作用。吉林磁控溅射过程
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