影响溅射的因素主要包括离子质量、入射角、靶原子、入射离子能量以及固体中原子的结合能。溅射产率(即每个入射离子喷射出的原子数)受这些因素的影响很大,并因溅射条件和靶材而异。
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离子和靶原子的质量:离子和靶原子的质量在溅射过程中起着至关重要的作用。较重的离子通常会产生较高的溅射产率,这是因为它们的动量较大,在碰撞过程中能将更多的能量传递给靶原子。同样,靶原子的质量也会影响它们从表面脱落的容易程度。
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入射角:离子撞击靶表面的角度也会影响溅射产率。通常情况下,倾斜角度越大(垂直角度越小),溅射率越高,因为离子与靶表面的相互作用时间越长,能量传递越有效。
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入射离子能量:入射离子的能量至关重要,因为它决定了能转移到靶原子上的能量。在 10 到 5000 eV 的范围内,溅射产率通常会随着轰击粒子能量的增加而增加。这是因为能量较高的离子可以更有效地克服靶原子的结合能。
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固体中原子的结合能:目标材料中原子的结合能会影响它们被射出的容易程度。原子结合力强的材料需要更高的溅射能量,如果入射离子能量不足,溅射产量就会降低。
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溅射气体和等离子条件:溅射气体的类型和等离子体的条件也在溅射过程中发挥作用。气体会影响电离和等离子体密度,进而影响溅射过程中离子的可用性。射频功率、磁场和偏置电压应用等技术可用于优化这些等离子特性。
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沉积条件:应用功率/电压、溅射气体压力以及基底和靶之间的距离对于控制沉积薄膜的特性(如成分和厚度)也至关重要。
这些因素共同决定着溅射过程的效率和效果,影响着沉积速度和薄膜质量。了解和控制这些因素对于优化溅射技术的各种应用至关重要,包括薄膜沉积、雕刻和分析技术。
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