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磁控溅射镀膜技术的(缺点)不足之处

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-12-16
磁控濺射(Magnetron Sputtering,MS)是薄膜沉积技术使用较早的技术之一,也是目前研究应用最多和最成熟的产业化薄膜沉积技术。磁控溅射法的基本原理是在靶材处施加电压,使其产生电磁场,并在设备中充入氩气,通过电离使氩气原子电离成氩离子和电子。受到电场和磁场的约束,电子飞向阳极基底的同时氩离子高速轰击靶材表面产生镀层粒子。溅射出镀层粒子在电场和磁场的相互作用下沉积基底表面形成薄膜。

磁控溅射镀膜技术有许多的优点,但是磁控溅射法也存在一定不足,比如溅射过程中温度的升高会对基底产生一定损伤,真空镀膜的速率低,所需气压高,另外溅射设备系统复杂、价格昂贵等。以下是磁控溅射镀膜技术的的不足之处:

1)平面靶材溅射刻蚀不均匀,靶材利用率低,成本高;而且当靶材出现凹陷之后,靶面的磁场强度不均匀,与新靶时对比,靶面磁场发生了很大变化,工件上所镀膜层的厚度不均匀,膜层质量的重复性也不好。

2)虽然磁控溅射所镀膜层的结合力优于蒸发镀,但与阴极电弧离子镀相比,膜-基结合力还是很低。因此,在镀高档装饰产品时,先用小弧源清洗工件,然后用磁控溅射技术镀TiN等精饰膜层。

3)磁控溅射镀膜在辉光放电中进行,金属理化率低,用直流磁控溅射反应沉积氮化钛等化合物膜层的工艺难度很大,反应气的配气量很难控制。

磁控溅射镀膜过程中,通入的氩气是溅射靶材获得膜层离子的气体,首先应设定氩气的真空度和靶电压,稳定用氩离子溅射出来的膜层钛原子的量。通入的氮气是反应气体,在放电空间和金属膜层原子在一起被电离获得钛离子、氮离子、高能的钛原子、高能的氮原子及氮的活性集团,在工件的表面化合反应沉积获得氮化钛薄膜,由于磁控溅射的金属离化率只有10%-15%,金属的活性比较低,化合反应生成硬度高、颜色金黄绚丽的氮化钛膜层的配气难度大,必须严格控制通入的反应气体的流量。

4)磁控溅射沉积绝缘膜时,容易产生靶中毒,出现打弧现象和阳极消失现象,使磁控溅射过程中不能正常进行。

5)磁控溅射因为要有磁场,为了避免损害机器,所以对于带有铁磁性的材料不能应用此方法进行成膜,这也是该方法的一大劣势所在。

6)铁定薄膜和靶材以及溅射率的选取相关,不同的溅射速率以及不同的靶材所沉积的薄膜均匀性、致密性等有很大的差异。

以上这些不足,影响了磁控溅射镀膜技术优势的发挥。

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