平衡磁控溅射和非平衡磁控溅射是磁控溅射系统的两种配置，是一种广泛应用于薄膜镀膜的物理气相沉积（PVD）技术。它们的主要区别在于磁场的排列和强度，磁场会影响等离子体的限制、电子行为和离子电流密度。平衡磁控管将等离子体限制在目标附近，而不平衡磁控管则允许一些电子向基底逸出，从而增强电离并提高薄膜质量。这种区别使不平衡磁控管更适用于要求具有更好附着力和均匀性的高质量涂层的应用。
要点说明：
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磁场配置:
- 在 平衡磁控溅射 平衡磁控溅射的磁场线是封闭和对称的，所有磁体的强度相同。这种构造可在阴极（靶）区附近捕获电子，将等离子体限制在很小的区域内。
- 在 不平衡磁控溅射 不平衡磁控溅射是指中央磁铁的磁力弱于外环磁铁，从而产生不对称磁场。这使得一些磁场线能够向基底延伸，使电子能够从目标区域逃逸并到达基底。
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等离子体约束和电子行为:
- 平衡磁控管将等离子体严格限制在目标区域，从而限制了溅射原子的电离，降低了基底的离子电流密度。
- 不平衡磁控管允许电子逸向基底，增加了基底区域的电离。这将导致更高的离子电流密度，从而增强溅射原子的能量和流动性，提高薄膜的附着力和质量。
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薄膜质量和沉积速率:
- 平衡磁控管通常用于需要高沉积速率的应用，但由于基底附近的电离作用有限，薄膜质量可能较低。
- 非平衡磁控管通过增加电离和离子轰击生长薄膜来提高薄膜质量。这使得涂层更致密、更均匀，具有更好的机械和光学性能。
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改性技术:
- 平衡磁控管可通过调整磁铁强度或使用环形磁铁等技术改造为不平衡磁控管。这种改装可大大提高沉积速率，改善涂层质量。
- 对于多靶材，一种名为 闭磁场不平衡磁控溅射技术 使用。这种方法可在目标之间形成一个封闭的磁场环路，进一步提高电离和沉积的均匀性。
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应用:
- 平衡磁控管适用于要求高沉积速率但对薄膜质量要求不高的应用，如装饰涂层或简单的保护层。
- 不平衡磁控管适用于要求高质量薄膜的高级应用，如光学涂层、耐磨涂层和半导体器件。
通过了解这些差异，设备和耗材购买者可以根据其特定的涂层要求，平衡沉积速率、薄膜质量和成本等因素，选择合适的磁控溅射系统。
汇总表：
| 功能 | 平衡磁控管 | 非平衡磁控管 |
|---|---|---|
| 磁场 | 对称，闭合磁场线 | 不对称，向基底延伸 |
| 等离子体限制 | 严格限制在目标区域 | 电子逃逸至基底 |
| 离子电流密度 | 基底处较低 | 基底较高 |
| 薄膜质量 | 因电离作用有限而较低 | 因电离和离子轰击增加而较高 |
| 沉积率 | 高 | 中到高 |
| 应用 | 装饰涂层、简单保护层 | 光学涂层、耐磨涂层、半导体设备 |
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