磁控濺射的工作原理

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磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下，在飛向基片過程中與原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子；隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場E的作用下沉積在基片上。新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，而產(chǎn)生的二次電子會(huì)受到電場和磁場作用，產(chǎn)生E（電場）×B（磁場）所指的方向漂移，簡稱E×B漂移，其運(yùn)動(dòng)軌跡近似于磁控濺射一條擺線。若為環(huán)形磁場，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)路徑不僅很長，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar 來轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)了高的沉積速率。隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場E的作用下沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。

磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經(jīng)歷復(fù)雜的散射過程，和靶原子碰撞，把部分動(dòng)量傳給靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成級(jí)聯(lián)過程。在這種級(jí)聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運(yùn)動(dòng)的足夠動(dòng)量，離開靶被濺射出來。

磁控濺射介紹

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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)能后飛濺出來的，因而濺射出來的原子能量高，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。

濺射時(shí)，氣體被電離之后，氣體離子在電場作用下飛向接陰極的靶材，電子則飛向接地的壁腔和基片。這樣在低電壓和低氣壓下，產(chǎn)生的離子數(shù)目少，靶材濺射效率低；1臺(tái)機(jī)械泵（4L/S），1臺(tái)DN40氣動(dòng)截止閥，機(jī)械泵與真空室之間的旁抽管路1套，CC150氣動(dòng)閘板閥1臺(tái)（用于復(fù)合分子泵與真空室隔離），節(jié)流閥1臺(tái)，DN40旁抽氣閥1臺(tái)，壓差式充氣閥1臺(tái)。而在高電壓和高氣壓下，盡管可以產(chǎn)生較多的離子，但飛向基片的電子攜帶的能量高，容易使基片發(fā)熱甚至發(fā)生二次濺射，影響制膜質(zhì)量。另外，靶材原子在飛向基片的過程中與氣體分子的碰撞幾率也大為增加，因而被散射到整個(gè)腔體，既會(huì)造成靶材浪費(fèi)，又會(huì)在制備多層膜時(shí)造成各層的污染。