直流溅射不用于绝缘体,主要是因为绝缘体固有的电特性会导致电荷积聚,从而破坏溅射过程,并可能造成严重的操作问题。
为什么直流溅射不用于绝缘体?5 个主要原因解释
1.绝缘靶上的电荷积聚
顾名思义,绝缘材料的导电性能不好。
在直流溅射中,通过一种称为溅射的过程,将直流电施加到目标材料上以喷射粒子。
然而,当目标材料是绝缘体时,施加的直流电流无法流过材料,从而导致目标材料上的电荷积聚。
这种电荷积聚会阻碍建立稳定的气体放电,而气体放电对溅射过程至关重要。
没有稳定的放电,溅射过程就会变得低效,甚至完全停止。
2.绝缘基底上的电荷积聚
同样,如果基底是绝缘体,它也会在沉积过程中积累电子。
这种积累会导致产生电弧,电弧是一种破坏性放电,会损坏基底和沉积薄膜。
这些电弧是克服基底绝缘性所需的高电压造成的,反过来又会产生局部高电应力区域。
3.反应式直流溅射的挑战
即使使用反应式直流溅射,即金属靶与反应气体结合形成绝缘涂层,挑战依然存在。
当绝缘膜在基底上生长时,它可能会带电,从而导致同样的电弧问题。
此外,阳极可能会被涂覆并逐渐变成绝缘体,这种现象被称为阳极消失效应,它使溅射所需的电气环境更加复杂,从而加剧了问题的严重性。
4.替代方法射频溅射
为了克服这些限制,射频(RF)溅射通常用于绝缘材料。
射频溅射使用交流电,有助于防止目标和基底上的电荷积聚。
这种方法可以保持稳定的等离子环境,无需过高的电压,从而有效地溅射绝缘材料。
5.总结
总之,直流溅射无法处理绝缘体上的电荷堆积,因此不适合沉积或使用绝缘材料。
而射频溅射则是一种更合适的方法,它在溅射过程中使用交流电来管理绝缘体的电特性。
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