溅射过程的主要参数包括离子的能量和速度、功率和压力、靶尺寸和材料、使用的功率类型(直流、射频或脉冲直流)、背景气体压力和类型、入射角以及基底和靶之间的距离。
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离子的能量和速度:溅射工艺要求离子具有足够的能量,以便将原子从靶材中射出。离子与靶材之间的相互作用取决于离子的速度和能量。电场和磁场可以控制这些参数,从而影响溅射过程的效率。
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功率和压力:这些参数控制应力和沉积速率。较高的功率可提高沉积速率,但也可能增加基底上的残余应力。压力会影响溅射粒子的能量分布和沉积的均匀性。
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靶尺寸和材料:较大的靶材可提高均匀性,更容易控制薄膜厚度。但是,靶材的材料受其熔化温度的限制,会影响溅射薄膜的纯度和性能。
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使用的功率类型:直流电源适用于导电材料,而射频电源可以溅射非导电材料。脉冲直流电对于反应溅射等工艺而言更具优势,可实现更可控、更高效的沉积。
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背景气体压力和类型:溅射气体(通常是氩气等惰性气体)的选择及其压力会对溅射过程产生重大影响。气体的原子量应接近靶材的原子量,以实现有效的动量传递。气体压力越高,溅射粒子的热化运动越多,从而影响薄膜的微观结构。
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入射角:离子撞击靶材的角度会影响溅射产量和溅射材料的分布。角度越垂直,溅射率越高。
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基片与靶之间的距离:这一距离会影响到达基片的溅射原子的能量和方向性,从而影响薄膜的厚度和均匀性。
这些参数共同决定了溅射薄膜的效率、质量和特性,使溅射成为一种复杂但高度可控的沉积技术。
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