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:
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制造真空:
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该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,从而实现更均匀、更平滑的沉积。等离子体形成和离子轰击:
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建立真空后,在腔体内注入惰性气体,通常是氩气。在目标(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材,从而获得动能。
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靶材溅射:
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高能氩离子与目标材料碰撞,导致目标材料中的原子被喷射出来。这一过程称为溅射,依靠高能离子到靶原子的动量传递。喷出的靶原子处于气态,称为溅射原子。沉积到基底上:
溅射原子穿过等离子体,沉积到处于不同电势的基底上。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。
控制和应用: