直流磁控濺射法要求靶材能夠?qū)碾x子轟擊過(guò)程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極,從而該方法只能濺射導(dǎo)體材料,不適于絕緣材料,因?yàn)檗Z擊絕緣靶材時(shí)表面的離子電荷無(wú)法中和,這將導(dǎo)致靶面電位升高,外加電壓幾乎都加在靶上,兩極間的離子加速與電離的機(jī)會(huì)將變小,甚至不能電離,導(dǎo)致不能連續(xù)放電甚至放電停止,濺射停止。故對(duì)于絕緣靶材或?qū)щ娦院懿畹姆墙饘侔胁?,須用射頻濺射法(RF)。
濺射過(guò)程中涉及到復(fù)雜的散射過(guò)程和多種能量傳遞過(guò)程:首先,入射粒子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞,入射粒子的一部分動(dòng)能會(huì)傳給靶材原子,某些靶材原子的動(dòng)能超過(guò)由其周?chē)嬖诘钠渌铀纬傻膭?shì)壘(對(duì)于金屬是5-10eV),從而從晶格點(diǎn)陣中被碰撞出來(lái),產(chǎn)生離位原子,并進(jìn)一步和附近的原子依次反復(fù)碰撞,產(chǎn)生碰撞級(jí)聯(lián)。當(dāng)這種碰撞級(jí)聯(lián)到達(dá)靶材表面時(shí),如果靠近靶材表面的原子的動(dòng)能大于表面結(jié)合能(對(duì)于金屬是1-6eV),這些原子就會(huì)從靶材表面脫離從而進(jìn)入真空。
濺射鍍膜就是在真空中利用荷能粒子轟擊靶表面,使被轟擊出的粒子沉積在基片上的技術(shù)。通常,利用低壓惰性氣體輝光放電來(lái)產(chǎn)生入射離子。陰極靶由鍍膜材料制成,基片作為陽(yáng)極,真空室中通入0.1-10Pa的氬氣或其它惰性氣體,在陰極(靶)1-3KV直流負(fù)高壓或13.56MHz的射頻電壓作用下產(chǎn)生輝光放電。電離出的氬離子轟擊靶表面,使得靶原子濺出并沉積在基片上,形成薄膜。目前濺射方法很多,主要有二級(jí)濺射、三級(jí)或四級(jí)濺射、磁控濺射、對(duì)靶濺射、射頻濺射、偏壓濺射、非對(duì)稱交流射頻濺射、離子束濺射以及反應(yīng)濺射等。
由于被濺射原子是與具有數(shù)十電子伏特能量的正離子交換動(dòng)能后飛濺出來(lái)的,因而濺射出來(lái)的原子能量高,有利于提高沉積時(shí)原子的擴(kuò)散能力,提高沉積組織的致密程度,使制出的薄膜與基片具有強(qiáng)的附著力。
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