直流溅射是一种物理气相沉积(PVD)技术,用于在基底上沉积薄膜。
它使用直流电压在低压气体环境(通常是氩气)中产生等离子体。
在此过程中,氩离子轰击目标材料,使原子从目标材料中喷射出来,然后沉积到基底上,形成薄膜。
直流溅射的机理:(5 个关键步骤说明)
1.创造真空
溅射过程首先要在溅射室内形成真空。
这一步骤至关重要,原因有以下几点:它可确保清洁度,并通过增加颗粒的平均自由路径来加强过程控制。
在真空中,粒子可以在不发生碰撞的情况下移动更长的距离,使溅射原子不受干扰地到达基底,从而使沉积更均匀、更平滑。
2.等离子体形成和离子轰击
建立真空后,在腔体内注入惰性气体,通常是氩气。
在靶材(阴极)和基底(阳极)之间施加直流电压,形成等离子体放电。
在该等离子体中,氩原子被电离成氩离子。
这些离子在电场的作用下加速冲向带负电的靶,从而获得动能。
3.靶材溅射
高能氩离子与靶材碰撞,导致靶材中的原子喷射出来。
这一过程称为溅射,依靠高能离子到靶原子的动量传递。
喷出的靶原子处于蒸气状态,称为溅射原子。
4.沉积到基底上
溅射原子穿过等离子体,沉积到处于不同电位的基底上。
这一沉积过程会在基底表面形成一层薄膜。
薄膜的特性,如厚度和均匀性,可通过调整电压、气体压力以及靶和基底之间的距离等参数来控制。
5.控制和应用
直流溅射因其操作简单、成本效益高而备受青睐,尤其是在沉积导电材料方面。
该工艺易于控制,因此适用于各种应用,包括半导体制造、珠宝和手表的装饰涂层以及玻璃和塑料的功能涂层。
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