溅射产率的定义是每个入射离子从目标材料中射出的原子的平均数量，它受几个关键因素的影响。这些因素包括入射离子的能量和质量、目标原子的质量和结合能、离子与表面碰撞的角度，以及对于晶体材料而言，晶体轴相对于表面的取向。了解这些因素对于优化溅射工艺至关重要，尤其是在薄膜沉积等应用中，因为产量直接影响沉积率和材料效率。
要点说明：
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入射离子的能量:
- 入射离子的能量是影响溅射成品率的主要因素。在 10 至 5000 eV 的能量范围内，产量通常随离子能量的增加而增加。高能离子将更大的动量传递给靶原子，增加了从表面射出原子的可能性。然而，超过一定的能量阈值后，由于离子更深地穿透靶材，减少了表面的相互作用，产量可能会趋于平稳甚至下降。
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入射离子和靶原子的质量:
- 入射离子和靶原子的质量起着重要作用。较重的离子会将更多的动量传递给靶原子，从而提高溅射产率。同样，较轻的靶原子更容易被射出，因为它们需要较少的能量来克服其结合能。离子和靶原子的质量比也会影响动量传递的效率。
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表面结合能:
- 目标材料中原子的结合能决定了将原子从表面弹出所需的能量。结合能较低的材料具有较高的溅射产率，因为原子脱落所需的能量较少。这就是为什么金（结合能相对较低）等材料比钨（结合能较高）等材料具有更高产率的原因。
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离子入射角:
- 离子撞击靶表面的角度会影响溅射产率。在正常入射角（90 度）下，产量通常较低，因为离子穿透靶材更深。当角度变得更斜时，产量会增加，因为离子与表面原子的相互作用更多，从而加强了动量传递。然而，在角度很小时，由于离子擦过表面而没有传递足够的能量，产率可能会再次降低。
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晶体结构和取向:
- 对于晶体靶材，晶体轴相对于表面的方向会影响溅射产率。某些晶体方向可能具有较低的结合能或更开放的结构，从而更容易喷射出原子。这种各向异性意味着产量会因晶体取向的不同而有很大差异。
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目标材料特性:
- 目标材料的固有特性，如密度、原子排列和化学成分，也会影响溅射成品率。例如，与晶体材料相比，无定形材料的产量更均匀，而晶体材料的产量会因晶体取向的不同而变化。
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溅射能量范围:
- 溅射通常发生在 10 至 5000 eV 的能量范围内。在此范围内，产量随离子能量和质量的增加而增加。在此范围以下，离子可能没有足够的能量喷射原子，而在此范围以上，由于离子穿透更深和能量耗散，产量可能不会成比例增加。
通过了解和控制这些因素，从业人员可以针对特定应用优化溅射工艺，确保材料的有效利用和理想的沉积率。
汇总表：
| 因素 | 对溅射产量的影响 |
|---|---|
| 入射离子的能量 | 能量越高，产率越高，最高可达临界值；超过 5000 eV 后，产率可能会趋于稳定或有所下降。 |
| 离子和靶原子的质量 | 较重的离子和较轻的靶原子可通过有效的动量传递提高产量。 |
| 表面结合能 | 结合能较低的材料（如金）比结合能较高的材料（如钨）产量更高。 |
| 离子入射角度 | 斜角会增加产率；极浅的角度会降低产率。 |
| 晶体方向 | 屈服度随晶体学方向而变化；各向异性会影响弹射效率。 |
| 材料特性 | 无定形材料具有均匀的产量；晶体材料则因取向而异。 |
| 能量范围 | 最佳成品率在 10-5000 eV 之间；超出此范围，成品率会降低。 |
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