薄膜材料及其制備ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 06:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 保持其原來(lái)的元素比例。 也存在容易產(chǎn)生微小物質(zhì)顆粒飛濺，影響薄膜均勻性問(wèn)題。 14 二、物理氣相沉積 濺射法 利用電場(chǎng)中加速后的高能離子，轟擊被濺射物質(zhì)做成的靶電極，使靶表面原子被濺射出來(lái)。這些被濺射出來(lái)，并沿一定方向射向襯底，從而實(shí)現(xiàn)薄膜的沉積。 1. 基本原理 15 氣體放電與等離子體 氣體放電是離子濺射過(guò)程的基礎(chǔ) 使真空容器中 A r氣壓力保持 1Pa，逐漸提高兩極間電壓。 開(kāi)始，電極間幾乎無(wú)電流，只有極少量的電離粒子在電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，形成極為微弱的電流； 隨電壓升高，離子能量提高，碰撞陰極激發(fā)出二級(jí)電子，二級(jí)電子能量達(dá)到一定值，與氣體碰撞導(dǎo)致氣體分子電離，產(chǎn)生大量新的電子和離子，氣體被擊穿，電流突增。 有相當(dāng)導(dǎo)電能力的氣體叫 等離子體 。 放電氣體發(fā)出輝光，叫 輝光放電 。 濺射產(chǎn)額 ：被濺射出來(lái)的物質(zhì)的總原子數(shù)與入射離子數(shù)之比。 濺射閥值 ：等夠使靶材表面濺射出原子的離子最小能量。 16 2. 濺射沉積的特點(diǎn) 沉積原子能量高，因此薄膜組織更致密、附著力也得到顯著改善 ； 制各合金薄膜時(shí)，成分的控制性能好； 濺射靶材可為極難熔的材料； 由于被沉積的原子均具高能量，有助于改善薄膜對(duì)于復(fù)雜形狀表面 的覆蓋能力，降低薄膜表面的粗糙度。 17 3. 濺射沉積裝置 ● 直流濺射 常用氬氣作為工作氣體。 工作壓力對(duì)濺射速率及薄膜質(zhì)量有很大影響。 濺射速率出現(xiàn)極大值。 氣體壓力小，入射到基體表面的原子遇到的碰撞少，能量高，利于沉積原子的擴(kuò)散，提高薄膜致密度；反之，原子能量低，不利于薄膜組織的致密。 不能獨(dú)立控制各工藝參量，濺射速率低，易受氣體污染。 18 ● 射頻濺射 直流濺射可很方便地濺射沉積各類(lèi)合金薄膜，但前提是靶材應(yīng)具有較好的導(dǎo)電性。由于一定的濺射速率需要一定的工作電流，因此直流濺射不適于濺射導(dǎo)電性較差的非金屬靶材。 射頻濺射是采用高頻電源，頻率在射頻范圍 （ 530MHz）。 高頻電場(chǎng)可由其他阻抗形式耦合進(jìn)入沉積室，而不必再要求電極一定要是導(dǎo)體。因此，使濺射過(guò)程擺脫對(duì)靶材導(dǎo)電性能的限制。 可采用較低氣體壓力（ 1Pa），依靠高頻時(shí)等離子體高頻振蕩，促進(jìn)氣體電離。 19 ● 磁控濺射 相對(duì)于蒸發(fā)沉積，一般濺射沉積有兩個(gè)缺點(diǎn)。沉積速度較低；濺射所需工作氣壓較高，易對(duì)薄膜產(chǎn)生污染。 磁控濺射具有沉積速度高，工作氣體壓力低的優(yōu)越性。 引入磁場(chǎng)，電子受電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用，將電子約束在靶材表面附近螺旋運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)其在等離子體中的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高參與氣體分子碰撞和電離過(guò)程的幾率。因而，可降低氣體壓力，也可在同樣的電流和氣壓的條件下顯著提高濺射的效率和沉積的速率。 20 工作
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