直流(DC)溅射是一种用于沉积薄膜的基本物理气相沉积(PVD)技术。在此过程中,在基底(阳极)和目标材料(阴极)之间施加恒定的直流电压。其主要机制是用电离气体(通常是氩离子)轰击目标材料,从而导致原子从目标材料中喷射出来。这些射出的原子随后穿过真空室,沉积到基底上,形成薄膜。
详细说明:
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电压应用和电离:
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在直流溅射中,通常在真空室中的靶材和基底之间施加 2-5 千伏的直流电压。真空室最初抽真空至 3-9 mTorr 的压力。然后引入氩气,在外加电压的影响下,氩原子电离形成等离子体。该等离子体由带正电荷的氩离子组成。轰击和溅射:
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带正电荷的氩离子在电场的作用下加速冲向带负电荷的目标(阴极)。在撞击时,这些离子通过一个称为溅射的过程将原子从靶材料中分离出来。这包括向目标原子传递足够的能量,以克服它们的结合力,使它们从表面喷射出来。
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在基底上沉积:
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喷射出的靶原子在腔体内向不同方向运动,最终沉积到基底(阳极)上,形成薄膜。这一沉积过程对于金属涂层、半导体制造和装饰性表面处理等应用至关重要。优点和局限性:
直流溅射因其简单和低成本而特别适用于沉积导电材料。它易于控制,功耗相对较低。但是,它对沉积非导电或介电材料无效,因为这些材料无法传导维持溅射过程所需的电子流。此外,如果氩离子密度不足,沉积率也会很低。
应用: