几乎任何金属、合金，甚至导电化合物都可以用于溅射镀膜。 该工艺不局限于少数几种材料，如钛或铬；它的多功能性几乎涵盖了整个元素周期表。主要的物理限制不是元素本身，而是它是否能被制造成固体源材料，即所谓的“溅射靶材”。
关键的见解是，溅射镀膜是一个物理过程，而非化学过程。如果一种材料可以被制成固体靶材，它就可以被溅射。这使得问题从“什么可以被镀膜？”转变为“我的镀层需要具备什么特性？”
溅射多功能性背后的原理
溅射镀膜本质上是一个动量传递过程。它的作用就像一场原子级的台球游戏，高能离子被加速撞击源材料（靶材），将原子撞离，然后这些原子沉积到基底上。
一个物理过程，而非化学过程
与依赖熔化、蒸发或化学反应的工艺不同，溅射是在原子层面的机械作用。这就是为什么它适用于具有极高熔点（如钨）的材料，或在蒸发前会分解的材料。
溅射靶材的重要性
溅射的真正限制因素是靶材。这是一块固体源材料，必须设计成高纯度、致密且均匀。如果你能用某种材料制造出稳定的靶材，你几乎肯定能溅射它。
从纯金属到复杂化合物
该过程不限于纯元素。你可以溅射：
- 纯金属：金 (Au)、铝 (Al)、铜 (Cu)、钛 (Ti) 等。
- 合金：不锈钢、镍铬合金 (NiCr) 和其他定制金属混合物。
- 化合物：通过在真空室中引入反应气体，如氮气或氧气，可以形成氮化钛 (TiN) 或氧化锆 (ZrO₂) 等化合物，如参考文献中所述。
跨越光谱的常见示例
可溅射金属的范围非常广泛，满足了各种不同的工业需求。
贵金属和稀有金属
金 (Au)、银 (Ag)、铂 (Pt) 和钯 (Pd) 常用于溅射。它们优异的导电性和耐腐蚀性使其成为电触点和高端电子产品镀层的关键材料。
难熔金属
具有极高熔点的金属，如钨 (W)、钽 (Ta) 和钼 (Mo)，很容易沉积。它们用于需要极端耐热性的应用或作为微芯片中的扩散阻挡层。
常见和活性金属
铝 (Al)、铜 (Cu)、钛 (Ti) 和铬 (Cr) 等常用金属是溅射最频繁的材料之一。它们用于从制造反射镜镀层到提供坚硬保护表面的一切应用。
了解权衡和局限性
虽然几乎任何金属都可以被溅射，但仍存在实际考虑和挑战。
溅射速率差异显著
不同材料具有不同的溅射产额，这意味着有些材料比其他材料更容易喷射出原子。银和铜等金属溅射速度非常快，而钛或钨等材料则慢得多。这直接影响制造时间和成本。
磁性材料的挑战
溅射铁 (Fe)、镍 (Ni) 和钴 (Co) 等铁磁性材料需要特殊考虑。标准磁控溅射使用强大的磁场，这些材料会屏蔽或捕获磁场，从而降低工艺效率。需要专门的磁控管设计来正确处理它们。
靶材制造可能是主要障碍
对于奇异或脆性材料，制造高质量、无裂纹的靶材可能是整个过程中最困难和昂贵的部分。这通常是主要的实际障碍，而不是溅射本身的物理原理。
为您的目标做出正确选择
您选择的金属应完全由最终产品的功能要求驱动。
- 如果您的主要关注点是导电性和耐腐蚀性：金、铂或银等贵金属是高性能电子产品的行业标准。
- 如果您的主要关注点是硬度和耐磨性：铬和钛等难熔金属，通常与氮气一起沉积形成氮化物，是极佳的选择。
- 如果您的主要关注点是光学特性（如镜子）：铝或银等高反射金属是最常见且最具成本效益的选择。
- 如果您的主要关注点是生物相容性：钛和锆等医用植入金属常用于医疗器械的镀层。
最终，溅射镀膜的多功能性意味着您的材料选择是由最终薄膜所需的特性决定的，而不是由工艺本身的局限性决定的。
总结表：
| 材料类别 | 常见示例 | 主要应用 |
|---|---|---|
| 贵金属/稀有金属 | 金 (Au)、银 (Ag)、铂 (Pt) | 高端电子产品、耐腐蚀触点 |
| 难熔金属 | 钨 (W)、钽 (Ta)、钼 (Mo) | 耐热镀层、扩散阻挡层 |
| 常见/活性金属 | 铝 (Al)、铜 (Cu)、钛 (Ti) | 反射镀层、保护表面、医疗器械 |
| 合金和化合物 | 不锈钢、镍铬合金 (NiCr)、氮化钛 (TiN) | 定制材料特性、增强硬度 |
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