溅射沉积是薄膜镀膜工艺中广泛使用的技术，气体的选择对其效率和效果起着至关重要的作用。溅射沉积中最常用的气体是氩气，因为它具有惰性和动量传递的最佳原子量。然而，气体的选择可能会根据目标材料的原子量和沉积工艺的具体要求而变化。轻元素可能需要氖，而重元素可能需要氪或氙。溅射化合物时也可以使用反应性气体。该过程涉及通过电离气体来创建等离子体环境，然后促进目标材料原子喷射到基板上。
要点解释：
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氩气在溅射沉积中的主要用途:
- 由于其惰性和原子量，氩气是溅射沉积中最常用的气体，是有效动量传递的理想选择。
- 它具有成本效益、易于获得，并为溅射工艺提供稳定的等离子体环境。
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根据目标材料选择气体:
- 溅射气体的原子量应与靶材料的原子量紧密匹配，以获得最佳动量传递。
- 氖 由于其原子量较低，因此优选用于溅射轻元素。
- 氪 或者 氙 用于较重的元素，因为它们的原子量较高，可确保更好的能量转移。
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反应气体的作用:
- 当溅射氧化物或氮化物等化合物时，可以使用反应性气体，例如氧气或氮气。
- 这些气体在溅射过程中与靶材发生化学反应，在基材上形成所需的化合物。
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惰性气体电离和等离子体形成:
- 将氩气、氖气或氪气等惰性气体引入沉积室以产生低压气氛。
- 这些气体被电离形成等离子体，这对于溅射过程至关重要。等离子体提供从目标材料中喷射原子所需的高能粒子。
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溅射沉积工艺的步骤:
- 斜坡上升 ：真空室是通过逐渐升高温度和降低压力来准备的。
- 蚀刻 ：使用阴极清洗来清洁基材，以去除表面污染物。
- 涂层 ：将目标材料投影到基材表面上。
- 减速 ：使用冷却系统将腔室恢复至室温和环境压力。
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常见靶材:
- 溅射中使用的靶材包括金、金钯、铂和银等金属。这些材料是根据薄膜所需的特性来选择的。
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物理气相沉积 (PVD) 机制:
- 溅射是 PVD 的一种，其中高能粒子撞击目标材料，导致原子从其表面喷射出来。
- 然后喷射的原子沉积到基板上，形成薄膜。
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射频溅射和气体选择:
- 在射频溅射中，通常使用氩、氖和氪等惰性气体。
- 气体的选择取决于目标材料分子的大小和沉积工艺的具体要求。
通过了解这些关键点，溅射设备的购买者或用户可以针对其特定应用的适当气体和工艺参数做出明智的决定。
汇总表：
| 气体类型 | 在溅射沉积中的用途 |
|---|---|
| 氩气 | 由于惰性、最佳原子量和成本效益而最常用。 |
| 氖 | 由于其原子量较低，因此优选用于溅射轻元素。 |
| 氪/氙 | 用于较重的元素，以确保更好的能量转移。 |
| 反应性气体 | 用于溅射氧化物或氮化物等化合物的氧气或氮气。 |
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