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在溅射工艺中，气体的选择对于产生等离子体和实现高效材料沉积至关重要。最常用的气体是氩气，因为它具有惰性和最适合动量传递的原子量。不过，根据目标材料的特性，也可使用氖、氪和氙等其他惰性气体。反应性溅射可引入氧气、氮气或乙炔等反应性气体，从而形成氧化物或氮化物等化合物薄膜。气体的选择取决于目标材料的原子量、所需的薄膜特性以及所采用的特定溅射技术等因素。

要点说明：

1. 氩气作为主气体:

   • 氩气是溅射中使用最广泛的气体，因为它具有惰性、可用性高和成本效益高的特点。氩气化学性质稳定，不会与目标材料发生反应，是产生等离子体的理想气体。它的原子量（40 阿姆）适合有效的动量传递，使其能够有效地从目标材料中移除原子。

2. 其他惰性气体:

   • 霓虹灯:用于溅射轻元素，因为其原子量低（20 阿姆），可确保与较轻的目标材料进行有效的动量传递。
   • 氪和氙:这些较重的惰性气体（原子量分别为 84 amu 和 131 amu）是溅射重元素的首选。它们的高原子量有利于与较重的目标原子进行更好的动量传递。

3. 用于形成化合物的反应气体:

   • 反应溅射包括在工艺中引入氧气、氮气或乙炔等气体。这些气体与喷射出的目标材料发生化学反应，形成氧化物或氮化物等化合物薄膜。例如
     • 氧气用于生成氧化物薄膜。
     • 氮气用于形成氮化物薄膜。
     • 乙炔可用于沉积碳化物薄膜。

4. 根据目标材料选择气体:

   • 溅射气体的选择受靶材原子量的影响。为实现有效的动量传递，气体的原子量应接近目标材料的原子量。这样才能确保最佳的能量传递和有效的溅射。

5. 特定应用注意事项:

   • 特定的溅射技术（如射频溅射、磁控溅射）可能会影响气体的选择。例如，磁控溅射通常使用氩气、氪气或氙气，因为它们的分子量高，有助于提高沉积速率。

6. 惰性气体的优点:

   • 氩气、氖气、氪气和氙气等惰性气体不发生化学反应，可确保溅射过程保持稳定和可预测。使用这些气体可最大限度地减少沉积过程中的污染和不必要的化学反应。

7. 反应溅射应用:

   • 反应溅射特别适用于制造具有特定化学成分的薄膜，如用于硬涂层的氮化钛 (TiN) 或用于绝缘层的氧化铝 (Al₂O₃)。这种技术扩大了溅射技术在先进材料应用中的多样性。

通过了解这些关键点，采购商可以做出明智的决定，选择适合其溅射工艺的气体，确保最佳性能和理想的薄膜特性。

汇总表：

气体类型	原子量（阿姆）	使用案例
氩气	40	最常用的原因是其惰性和高效的动量传递。
氖	20	原子量低，是溅射轻元素的理想选择。
氪	84	由于原子量大，是重元素的首选。
氙	131	用于重元素和高沉积率。
氧气	16	用于形成氧化物薄膜（如 Al₂O₃）的反应气体。
氮气	14	用于形成氮化物薄膜（如 TiN）的反应气体。
乙炔	26	用于沉积碳化物薄膜的反应气体。

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