金属直流溅射是一种简单而常用的物理气相沉积(PVD)技术,主要用于金属等导电目标材料。这种方法易于控制,功耗相对较低,是一种成本效益较高的解决方案,适用于各种装饰性金属表面的涂层,因此备受青睐。
工艺概述:
直流溅射涉及使用直流电源在目标材料(阴极)和基体(阳极)之间产生电压差。该过程首先在一个腔室中形成真空,从而延长粒子的平均自由路径,使溅射原子从靶材到基底之间不发生碰撞,从而确保均匀、平滑的沉积。氩气通常被引入真空室,在直流电压的作用下电离,形成等离子体。然后,带正电荷的氩离子被加速冲向目标,轰击目标并导致原子喷出。这些射出的原子穿过腔室,沉积在基底上,形成薄膜涂层。
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详细说明:真空形成:
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该过程首先要对腔室进行抽真空,以形成真空。这一步骤不仅对清洁度至关重要,而且对工艺控制也至关重要。真空环境会大大增加粒子的平均自由路径,即粒子与另一粒子碰撞前的平均移动距离。更长的平均自由路径可使溅射原子不受干扰地到达基底,从而实现更均匀的沉积。电离和轰击:
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建立真空后,引入氩气。2-5kV 的直流电压会使氩气电离,产生带正电荷的氩离子等离子体。在直流电压产生的电场作用下,这些离子被吸引到带负电的目标(阴极)上。离子与靶高速碰撞,导致靶上的原子喷射出来。沉积:
喷出的靶原子穿过腔体,最终沉积在基底上,形成薄膜。这一沉积过程一直持续到达到所需的厚度。涂层的均匀性和光滑度取决于多种因素,包括真空质量、离子能量以及靶和基底之间的距离。限制和注意事项:
虽然直流溅射对导电材料很有效,但对非导电或介电材料却有局限性。这些材料会随着时间的推移积累电荷,导致电弧或靶材中毒等问题,从而使溅射过程停止。因此,直流溅射主要用于电子流不受阻碍的金属和其他导电材料。
结论