真空磁控濺射技術(shù)

　　真空磁控濺射技術(shù)定義：
　　所謂針真空磁控濺射技術(shù)就是一種利用陰極表面配合的磁場形成電子陷阱，使在E×B的作用下電子緊貼陰極表面飄移。設(shè)置一個與靶面電場正交的磁場，濺射時產(chǎn)生的快電子在正交的電磁場中作近似擺線運動，增加了電子行程，提高了氣體的離化率，同時高能量粒子與氣體碰撞后失去能量，基體溫度較低，在不耐溫材料上可以完成鍍膜。這種技術(shù)是目前玻璃膜技術(shù)中的最尖端技術(shù)，是由航天工業(yè)、兵器工業(yè)、和核工業(yè)三個方面相結(jié)合的頂尖技術(shù)的民用化，目前民用主要是通過這種技術(shù)達到節(jié)能、環(huán)保等作用。
　　真空磁控濺射技術(shù)的分類：
　　1、平面磁控濺射：
　　平衡平面濺射是最常用的平面靶磁控濺射，磁力線有閉合回路且與陰極平行，即在陰極表面構(gòu)成一個正交的電磁場環(huán)形區(qū)域。等離子體被束縛在靶表面距離靶面大約60cm的區(qū)域，通常在基片上加負偏壓來改善膜與基體的結(jié)合能力；非平衡平面磁控濺射為了將等離子區(qū)域擴展，利用磁體擺放方式的調(diào)整，可以方便的獲得不同的非平衡磁控源。
2、圓柱磁控濺射沉積技術(shù)：
　　利用圓柱形磁控陰極實現(xiàn)濺射的技術(shù)磁控源是關(guān)鍵部分，陰極在中心位置的叫磁控源；陽極在中心位置的叫反磁控源。
　　特殊濺射沉積技術(shù)：以上面幾種做基礎(chǔ)，為達到某些特殊目的而產(chǎn)生的濺射技術(shù)。
　　1、反應(yīng)濺射：可分為兩類，第一種情況是靶為純金屬、合金或混合物，通入的氣體是反應(yīng)氣體，或Ar加上一部分反應(yīng)氣體；第二種情況是靶為化合物，在純氬氣氣氛中濺射產(chǎn)生分解，使膜內(nèi)缺少一種或多種靶成分，在濺射時需要補充反應(yīng)氣體以補償損失的成分。常用的反應(yīng)氣體有氧、氮、氧+氮（空氣）、乙炔、甲烷等。
　　1）反應(yīng)過程，反應(yīng)發(fā)生在表面--靶或基體上，活性氣體也可以形成活性基團，濺射原子與活性基團碰撞也會形成化合物沉積在基體上。
　　當(dāng)通入的反應(yīng)氣體壓強很低，或靶的濺射產(chǎn)額很高時化合物的合成發(fā)生在基體上，而且化合物的成分取決于濺射粒子和反應(yīng)氣體到達基體的相對速度，這種條件下，靶面的化學(xué)反應(yīng)消失或者是化合物分解的速度遠大于合成的速度；當(dāng)氣體壓強繼續(xù)升高，或濺射產(chǎn)額降低時化合反應(yīng)達到某個域值，此后在靶上的化學(xué)合成速度大于逸出速度，認為化合物在靶面進行。
　　2）反應(yīng)濺射參數(shù)與生成物性能的關(guān)系：在純Ar狀態(tài)下濺射沉積的時純鋁膜，當(dāng)?shù)獨獗灰�入真空室后，靶面發(fā)生變化，隨氮氣的量不斷上升，填充因子下降，膜內(nèi)AlN含量上升，膜的介質(zhì)性提高，方塊電阻增加，當(dāng)?shù)獨膺_到某一值時，沉積膜就是純的AlN。同時電流不變的條件下，電壓下降，沉積速率降低。
　　根據(jù)膜的導(dǎo)電性的高低可定性的將反應(yīng)濺射過程分為兩種模式--金屬模式和化合物模式，介乎兩者之間是過渡區(qū)。一般認為膜的方塊電阻在1000之下是金屬模式，大于幾M為化合物模式。
　　由于反應(yīng)氣體量的增加，靶面上會形成一層化合物，薄膜成分變化的同時沉積速率下降當(dāng)氣體量按原來增加量減少時，放電曲線及沉積速率都出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。
　　直流反應(yīng)濺射出現(xiàn)的問題：
　　1）靶的污染：靶表面形成了非導(dǎo)電的化合物或者導(dǎo)電很差的化合物之后，除了放電電壓及沉積速率變化之外，還會因為靶面狀況的動態(tài)變化引起膜成分及結(jié)構(gòu)的變化；
　　2）陽極消失：當(dāng)陽極上化合物沉積到一定厚度時就中斷了電荷傳導(dǎo)的通路，造成電荷不斷積累，最終陽極失去作用，輝光放電不穩(wěn)定，沉積的膜層性能不一致。因此經(jīng)常清理陽極是必要的；
　　3）極間打火：隨陰陽極覆蓋化合物，導(dǎo)電性能變差或喪失使電子積累。若要維持輝光放電，必須提高外加電壓，結(jié)果造成陰極表面化合物的擊穿，形成弧光放電。嚴重的影響濺射過程的穩(wěn)定性，并造成膜的缺陷。最有效的解決方法是改變放電模式，采用交流及脈沖濺射。
　　2、中頻濺射及脈沖濺射:在靶上加一個交變電壓，當(dāng)工作在負電壓階段時，靶被濺射；工作在正電壓階段時，中和靶面積累的正電荷，這就是交流濺射技術(shù)。電壓波形是非對稱的矩形波的濺射方法稱為脈沖濺射；電壓波形是對稱的方波或正弦波稱交流濺射。在一個給定電場強度下，頻率越高，濺射產(chǎn)額越低。實驗發(fā)現(xiàn)在頻率為60kHz、80kHz、500kHz和13.5MHz時的濺射產(chǎn)額分別為直流濺射時的100%、85%、70%和55%，通常取10--80kHz。因此也稱交流濺射為中頻濺射。
　　中頻濺射常用于孿生靶，也叫對靶是近乎完全相同的兩個靶相對而立，各自與電源的兩個極相連，并與真空室處于懸浮狀態(tài)。在濺射過程中，兩個靶周期性的交替作為陰極和陽極處于低電位的靶吸引正離子產(chǎn)生濺射，處于高電位的另一個靶吸引電子中和靶面積累的正離子，抑制了濺射時的打火現(xiàn)象，同時消除了“陽極消失”現(xiàn)象。
　　中頻孿生靶濺射技術(shù)有以下特點：
　　1）有高的沉積速率。中頻濺射時靶功率密度是直流時的三倍情況下可以得到十倍的沉積速率；
　　2）膜內(nèi)缺陷低。由于消除了打火現(xiàn)象膜內(nèi)缺陷比直流濺射時低幾個數(shù)量級；
　　3）膜內(nèi)應(yīng)力低，與基體結(jié)合力強。由于中頻濺射時到達基體的原子能量高于直流濺射，因此沉積時基體溫升高，形成的膜較致密；
　　4）連接簡單。中頻濺射時電源與靶的連接比射頻（13.56MHz)濺射容易，后者需要復(fù)雜的阻抗匹配。
　　脈沖磁控濺射是采用脈沖電源或者直流電源與脈沖生成裝置配合，輸出脈沖電流驅(qū)動磁控濺射沉積。一般使用矩形波電壓，既容易獲得又有利于研究濺射放電等離子體的變化過程。工作模式與中頻濺射。
　　民用玻璃膜技術(shù)中的真空磁控濺射技術(shù),主要是用于玻璃膜中的金屬層,能夠達到高清晰,并且是從原子級別進行重新排列和組合,而真正的金屬膜是沒有彩色的,有的就算金屬原色,像銀色\灰色等等,
　　目前金屬膜能夠使得節(jié)能方面節(jié)約30%左右，所以，不管是建筑膜還是汽車膜方面，請大家可以好好了解一下，了解一下真空磁控濺射技術(shù)！大師玻璃膜等是這種技術(shù)，而國內(nèi)的廠商目前只有西南物理研究科學(xué)院掌握了這一技術(shù)。