在实践中，通过溅射形成的金层非常薄。 厚度受到精确控制，通常范围从几埃（Å）——相当于仅几层原子厚度——到几微米（μm）。这种巨大的范围使得该技术能够适应高度特定的科学和工业应用。
关键要点是，金溅射并非指单一的、标准的厚度。它是一个高度可调的沉积过程，其中厚度是主要变量，是为实现预期结果而精心设计的——无论是为了实现导电性、光学透明度，还是为了表面成像准备。
什么是金溅射？
要理解厚度，首先必须了解该过程。金溅射是一种物理气相沉积（PVD）方法，用于在基底上形成薄而均匀的金属薄膜。
核心机制
该过程在真空室内进行。高能离子（通常来自氩气等惰性气体）被加速并轰击一个固态金源，即“靶材”。这种高能轰击会从靶材上打出或“溅射”出单个金原子。
从原子到薄膜
这些被释放的金原子穿过真空并落在基底（被涂覆的物体）上，逐渐逐原子地形成薄膜。结果是一种极其均匀和致密的涂层，精确地贴合基底表面。
揭示厚度范围的奥秘
“埃到微米”的范围非常广阔。选择的具体厚度完全取决于应用。
埃到纳米尺度（超薄膜）
一埃（Å）等于零点一纳米（nm）。10 Å（1 nm）的薄膜仅约4个原子层厚。
这些超薄膜，通常为 2 至 20 nm，最著名地用于涂覆非导电样品以进行 扫描电子显微镜（SEM） 观察。这层薄膜足以防止电子荷电积累，同时又不掩盖样品的表面细节。
纳米尺度（标准功能薄膜）
这是功能性应用最常见的范围。 20 nm 至 500 nm 的厚度是电子学、传感器和光学中的标准厚度。
在此范围内，金膜为电路和电极提供出色的 导电性，或提供特定的 光学特性，例如在红外光谱中具有高反射率。
微米尺度（厚膜）
一微米（μm）等于1000纳米。通过溅射达到 1 至 5 μm 的厚度是可能的，但不太常见，因为它是一个缓慢且昂贵的过程。
这些较厚的薄膜保留给那些要求更高耐用性、低电阻率（用于高功率应用）或更强大的耐腐蚀屏障的应用。
理解权衡
选择溅射厚度需要在相互竞争的技术和经济因素之间取得平衡。您选择的厚度总是一种妥协。
厚度与功能性的权衡
5 nm 的超薄膜非常适合 SEM，因为它具有导电性，同时对电子半透明，可以保留表面细节。但是，其电阻率对于传感器电极来说太高了。
相反，200 nm 的薄膜为电极提供了出色的导电性，但会完全掩盖微观样品的精细细节。
厚度与时间和成本的权衡
时间和厚度之间的关系几乎是线性的。将所需厚度加倍，将大致使工艺时间消耗和昂贵的金靶材消耗加倍。
沉积仅需几分钟的纳米级薄膜相比，达到微米级厚度的薄膜可能需要数小时，因此成本要高得多。
附着力和应力
随着薄膜变厚，内部应力会积聚，可能导致附着力差或开裂。对于微米级薄膜尤其如此，它们需要仔细的工艺优化以确保它们保持与基底的粘合。
为您的应用做出正确的选择
要选择正确的厚度，您必须首先定义您的主要目标。
- 如果您的主要重点是成像（SEM）： 目标是 2-15 nm 的超薄层。您只需要足够的导电性来防止荷电，而不会隐藏表面特征。
- 如果您的主要重点是电子学（电极、接触点）： 50-300 nm 是一个常见的起点范围，平衡了出色的导电性与合理的成本和加工时间。
- 如果您的主要重点是光学（镜子、滤光片）： 厚度至关重要，并且高度依赖于所需的波长；根据所需的反射率或透射率，它可以是 10 nm 到 100 nm 以上的任何值。
- 如果您的主要重点是耐用性或耐腐蚀性： 您可能需要更厚的薄膜，从几百纳米开始，可能延伸到低微米范围。
最终，溅射金层的厚度不是一个固定值，而是一个精确设计的参数，旨在满足您的特定科学或工业目标的需求。
总结表：
| 应用 | 典型厚度范围 | 主要目的 |
|---|---|---|
| SEM 涂层 | 2 - 20 nm | 防止荷电，保留细节 |
| 电子与传感器 | 20 - 500 nm | 导电性，电极 |
| 光学（镜子/滤光片） | 10 - 100+ nm | 特定的反射率/透射率 |
| 耐用性/耐腐蚀性 | 100 nm - 5 μm | 强大的屏障，较低的电阻 |
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