磁控溅射法制备电磁屏蔽织物的研究
磁控溅射技术在产业用纺织品涂层中的应用进展
磁控溅射技术在产业用纺织品涂层中的应 用进展
文 | 王高攀 张旺笋 孙以镁
摘要：磁控溅射作为一种环保的新型低温高速溅射技术，广泛应用于织物的涂层。文章介绍了织物金属化涂层
常用的方法，综述了磁控溅射技术在安全防护、医疗卫生、环境保护和电子工业等领域的研究进展，探讨了磁
控溅射技术目前存在的问题。研究认为，磁控溅射技术能有效地在织物表面进行金属化处理，赋予织物特殊性
1 产业用纺织品金属化涂层常用方法
产业用纺织品的金属化涂层方法很多，常用的有 金属涂层整理、电化学沉积、化学镀、物理气相沉积和 热喷熔。金属涂层整理是将金属粉末添加到整理剂中， 然后涂覆在织物表面达到涂层目的，其优点是操作简 单、成本较低，但是膜基结合性和耐洗性差。电化学沉 积是在电解液中通过电流产生化学反应，促使反应物逐 渐在阴极沉积达到涂层目的，其优点是生产成本低、工 艺简单、对基体形状无要求，缺点是电沉积过程难以控 制。化学镀是在镀膜过程中采用还原剂，通过化学反应 直接在基体表面沉积薄膜达到涂层目的，其优点是工序 简单、成本低，缺点是预处理阶段较为繁琐，且适用范 围有限，反应速度不可控，难以工业化。物理气相沉积 （PVD）是一种真空过程，基础是将涂层材料从源靶中 释放出来，并转移到涂层物体表面形成薄膜，如氧化铟 锡（Indium Tin Oxide，ITO）薄膜，达到涂层目的。PVD 作为一种新型绿色的镀膜技术，具备化学性能稳定、耐 热耐氧化、对基材无损伤、能形成完整的膜等特点，其 可以采用电弧法、溅射法、真空蒸发法、阴极溅射法和 磁控溅射法，在对纺织材料进行涂层时，可以制备出具 有特殊性能的新材料，如导电和导热、过滤细菌和病毒 等的织物。磁控溅射属于PVD的一种，按照溅射方式可 分为直流溅射、射频溅射、反应溅射，多用于产业用纺 织品的金属化处理，可镀膜包括银（Ag）膜、铜（Cu） 膜、聚四氟乙烯（PTFE）膜等。热喷熔是将欲喷涂的 物质热熔处理后，喷涂到基层材料上或进入基层材料内 部，形成一层沉积物达到涂层目的，其可在柔软的纺织 材料表面覆盖一层陶瓷或金属材质涂层，在阻燃、疏水 整理等织物功能化领域应用较为广泛。
磁控溅射技术
(1)100g/m2 (2)60g/m2 (3)30g/m2图8 不同厚度无纺布复合镀膜的SE M(类似巢结构)综上试验表明,复合镀膜对基布的总体要求是,织物表面平整、粗化、结构紧密及具有有效的织物厚度。
3.3后处理真空溅射复合镀在织物上形成的金属膜,必须施加保护层给予保护,否则易氧化,也不耐强烈摩擦。
试验采用常规的直接涂层法对屏蔽织物施加保护层防衰竭,涂层浆中掺入了一定比例的吸波物质,使反射型电磁波屏蔽织物在得到膜保护的同时兼具吸波性能,以进一步提高屏蔽效能(见表9)。
表9 后处理对镀膜的影响工艺电磁波屏蔽效能/dB放置60天屏蔽效能/d B0.15MHz10MHz100MHz0.15MHz10MHz100MHz耐磨次数未后处理81787845403938后处理添加吸波材料858383828079500未添加吸波材料807778777575500 注:耐磨次数是出现磨痕时的次数。
由表9知,保护层的施加对金属膜的氧化及耐磨性能有较大影响,对织物屏蔽性能的衰竭具有明显的预防效果,而且涂层中吸波物质的添加起到了进一步提高屏蔽效能的作用。
4 结语(1)采用溅射/化学复合镀膜技术制备高效能电磁波屏蔽织物,对纺织基材进行等离子体前处理表面改性,能改变织物表面形态,增强薄膜性能。
(2)合理掌控设备真空度、施镀材质、织物形态等复合镀膜中的工艺参数,以确保镀膜致密、均匀,获得高效能屏蔽膜。
(3)将等离子体前处理、真空溅射镀膜、化学镀膜及含吸波物质膜保护层的施加等多种技术复合,能满足屏蔽织物膜坚牢、宽频(1～18GHz)、高效能(≥90dB)及低电阻(0.008Ω/□)的要求。
(4)目前,工厂已利用复合镀膜技术制备高效能电磁波屏蔽织物3000m2,并已申请国家发明专利,具有产业化基础。
参考文献:[1] 赵化侨.等离子体化学与工艺[M].安徽:中国科学技术大学出版社,1993:194.[2] 陈杰瑢.等离子体清洁技术在纺织印染中的应用[M].北京:中国纺织出版社,2005:76.[3] 朱 华,张华鹏,张建春.吸波型电磁屏蔽纺织品的开发[J].上海纺织科技,2005(3):52-55.[4] 赵文轸.金属材料表面新技术[M].陕西:西安交通大学出版社,1993:216.[5] 杨栋樑.织物的金属化处理及其产品应用前景(二)[J].印染,2001,27(10):43-47.小贴士 磁控溅射技术 磁控溅射是镀膜技术中最突出的成就之一。
磁控溅射技术研究进展
磁控溅射技术研究进展薄膜技术不仅可改变工件表面性能，提高工件的耐磨损、抗氧化、耐腐蚀等性能，延长工件使用寿命，还能满足特殊使用条件和功能对新材料的要求。
磁控溅射技术具有溅射率高、基片温升低、膜基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点，因此，被认为是镀膜技术中最具发展前景的一项新技术，同时也成为镀膜工业应用领域（特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合）的首选方案[1-8]。
1 磁控溅射技术原理溅射是指具有一定能量的粒子轰击固体表面，使得固体分子或原子离开固体从表面射出的现象。
溅射镀膜是指利用粒子轰击靶材产生的溅射效应，使得靶材原子或分子从固体表面射出，在基片上沉积形成薄膜的过程。
磁控溅射是在辉光放电的两极之间引入磁场，电子受电场加速作用的同时受到磁场的束缚作用，运动轨迹成摆线增加了电子和带电粒子以及气体分子相碰撞的几率，提高了气体的离化率，降低了工作气压。
而Ar＋离子在高压电场加速作用下与靶材撞击，并释放能量使靶材表面的靶原子逸出靶材，飞向基板并沉积在基板上形成薄膜。
图1所示为平面圆形靶磁控溅射原理。
磁控溅射技术得以广泛的应用是由该技术的特点所决定的。
可制备成靶材的各种材料均可作为薄膜材料，包括各种金属、半导体、铁磁材料、以及绝缘的氧化物陶瓷、聚合物等物质。
磁控溅射可制备多种薄膜不同功能的薄膜，还可沉积组分混合的混合物化合物薄膜。
在溅射过程中基板温升低和能实现高速溅射，溅射产生二次电子被加速为高能电子后，在正交磁场作用下作摆线运动，不断与气体分子发生碰撞，把能量传递给气体分子本身变为低能粒子也就不会使基板过热。
随着磁控溅射技术的发展，发展起了反应磁控溅射，非平衡磁控溅射，高功率脉冲磁控溅射等新技术，下面将一一介绍。
2 磁控溅射技术发展2.1 反应磁控溅射随着表面技术的发展化合物薄膜得到了广泛的应用，反应磁控溅射技术是沉积化合物薄膜的主要方式之一（沉积多元成分的化合物薄膜）。
电磁屏蔽织物的生产方法
电磁屏蔽织物的生产方法
电磁屏蔽织物是通过在织物中加入电磁屏蔽材料来实现对电磁波的屏蔽作用的。
电磁屏蔽织物的生产方法主要包括以下几个步骤：
1. 原材料准备：选用具有电磁屏蔽功能的材料作为原材料，常见的电磁屏蔽材料有铜纤维、锌纤维、不锈钢纤维等。
2. 纺纱：将选用的电磁屏蔽材料与常见的纺织纤维进行混合，并进行纺纱加工，制成含有电磁屏蔽材料的纱线。
3. 织造：将制成的纱线进行织造，制成含有电磁屏蔽材料的织物。
织造方法可以是常见的织机织造，也可以是针织机织造，具体根据产品需要而定。
4. 后处理：通过特殊的后处理工艺，将织物中的电磁屏蔽材料固定在织物中，增强电磁屏蔽效果。
后处理方法可以是浸渍、涂覆等。
5. 检测与包装：对生产完成的电磁屏蔽织物进行检测，确保其达到规定的电磁屏蔽效果要求。
然后进行包装，以便出售和使用。
需要注意的是，电磁屏蔽织物的生产方法可以根据不同的产品需求和特殊要求进行调整和改变。
以上是一种常见的生产方法介绍，实际生产中还可能涉及到其他步骤和工序。
磁控溅射技术在类纳米材料制备中的应用研究
磁控溅射技术在类纳米材料制备中的应用研究概述磁控溅射技术是一种广泛应用于薄膜材料制备的技术。
在近年来的研究中，磁控溅射技术已经成功地制备了各种类纳米材料，如金属纳米晶、纳米块、纳米线和纳米玻璃等。
磁控溅射技术的优势在于可以控制薄膜的成分、结构和形态，并且可以较容易地制备兼具高物理性能和化学稳定性的类纳米材料。
技术介绍磁控溅射技术是一种利用外加磁场和惰性气体辅助的高能离子轰击金属或非金属靶材而形成薄膜的工艺。
在磁场控制下，靶材中的离子被轰击后，释放出束缚能量。
这些离子在真空中被加速，撞击到基板或其他表面上，并形成薄膜。
在这个过程中，惰性气体通常会协助放电，以保证真空环境下磁控离子的稳定性。
制备类纳米材料的过程是类似的，但需要控制溅射过程中的离子能量。
通过控制溅射过程中的离子能量，可以控制薄膜组成和结构的演变。
更重要的是，控制离子能量还可以实现比传统材料更高的物理性能和化学稳定性。
应用研究1.金属类纳米材料金属类纳米材料在制备过程中往往需要对难溶合金属进行纳米化处理。
磁控溅射技术可以实现难溶合金属纳米晶的准备，如Pt-Cu、Fe-Ni、Co-Pd等材料。
同时，对于单金属的制备，磁控溅射技术也可以制备各种形状的纳米材料，如金纳米晶、金纳米球、金纳米棒等。
2.半导体类纳米材料半导体类纳米材料由于拥有优异的物理、光学、电学等特性，对于电子学、光电子学和生物医学等方面具有广泛应用。
磁控溅射技术可以实现半导体材料的制备，如ZnO、CuO、NiO等材料，并可以制备出各种形状的纳米材料。
3.复合类纳米材料复合类纳米材料是由两种或多种不同类型的材料组成。
通过磁控溅射技术，可以控制复合类纳米材料的成分、结构和形态。
如制备铜-铝、钴-铝、铜-锡等复合纳米材料，并通过控制制备条件改变复合材料的结构。
总结磁控溅射技术在类纳米材料制备方面具有广泛的应用前景。
通过控制制备条件和实验参数，可以得到不同种类和形状的类纳米材料，对于理论研究和工程应用都具有重要意义。
磁控溅射镀银非织造布电磁屏蔽效能
摘
要： ＰＴ 以 Ｅ 纺粘非织造布 为基材 ， 用磁控溅射真空镀膜技术在基材上沉积不 同厚 度的纳米 结构银薄膜 ， 采用 ｘ射线能谱
分析方 法分析了镀膜织物表面的元素性质 以及元素成分随薄膜厚度变 化的情 况， 并参照 Ａ Ｔ ４３ ９ Ｓ Ｍ Ｄ ９ ５— ９测试 了它
们 的电磁屏蔽效能。结果显示 ， 当薄膜厚度大于 ５ ｍ时 ， 能在基材表面形成连续态 ， ０ｎ 才 织物表面基本被银原子覆盖 ； 沉积有银膜的非织造布获得了一定 的抗 电磁辐射性能 ， 而且随着 薄膜厚度 的增 大 ， 非织 造布对各个波段 电磁波的屏
蔽 效 能 随之 增 大 ， 薄膜 厚 度 达 到 １０ｌ 时 ， 明 值 达 到 了 ２ ｄ ０ ｍ ｌ 其 ８ Ｂ左 右 ， 获得 了较 好 的 屏蔽 效 能 。
关键词 ： 非织造 布；电磁辐射；测试 ； Ｘ射线能谱分析
中图 分 类 号 ： Ｓ０ ． Ｔ １ １３ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ １２４ （０ ０ ０ 一ｏ ０Ｏ １０ ．０４ ２ １ ）２ ｏ’ 一 ３
ｃａｇ ｇｏ ｅ ｌ ｉ ｎｓ ｉ ａａ ｚｄｂ ｎｒ ｉ ｅ ｉ ｈ ｉ ｔ ｍ ｔ ｃ ｅｓ ｓ ｎ ｌ ｅ ｙ ｅｇ Ｄｓ ｒｖ Ｘ—ｒｙａｄｔｅｅ ｃｒｍ ｇ ｅｃｓｉｌｉ ｅｆｒ ｎｃ ｅｓｍ ｌ ｌ ｎ ｎ ｆｈ ｆ ｈ ｋ ｙ ｉ Ｅ ｙ ｐｓ ｅ ａ ｎ ｌ ｔ ａｎｔ ｅ ｎ ｐｒ ｍａ ｅｏ ｔ ｐｅ ｉ ａ ｏ ｈ ｅ ｏ ｉ ｈ ｄｇ ｏ ｆ ｈ ａ ｓｓ ｓ
磁控溅射薄膜制备工艺及其应用研究
磁控溅射薄膜制备工艺及其应用研究磁控溅射是一种常用的物理气相沉积技术，其中使用电弧或磁控电子束等带电粒子轰击靶材表面，使靶材表面的原子脱离并沉积在基底上形成薄膜。
磁控溅射薄膜制备工艺具有制备高质量、高纯度、均匀厚度的薄膜以及控制薄膜成分、微结构和物理性质等方面的优点，因此应用研究非常广泛。
一、磁控溅射薄膜制备工艺磁控溅射薄膜制备工艺的主要装置包括磁控溅射靶材、磁控溅射室、真空系统、基底传送装置等。
在制备过程中需要首先制备好靶材，通常使用高纯度的金属材料或化合物作为靶材。
在磁控溅射室内设置靶材和基底，通过抽真空将压力降低到一定程度，然后加入惰性气体（如氩气），使用外加磁场引导电子轨迹和控制电子束的进入角度，利用电子轰击靶材表面并将原子从靶材中溅射出来，然后沉积在基底上形成薄膜。
二、磁控溅射薄膜制备技术的应用1. 硬质涂层磁控溅射薄膜制备技术广泛应用于制备硬质涂层，如钛氮、碳氮、氮化铝等涂层，这些涂层具有非常好的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性，可用于汽车发动机零部件、针头、刀具等领域。
2. 光学涂层磁控溅射薄膜制备技术还可以制备光学涂层，如反射镜膜、中间反射膜、透镜膜、滤波镜。
这些涂层具有高透明度、低散射和高反射率等特点，广泛应用于光学器件、显示器件、激光器件等领域。
3. 生物医学领域磁控溅射薄膜制备技术还可以制备生物医学材料，如医用钢、医用钛、金属合金等薄膜，这些薄膜具有良好的生物相容性和生物可降解性，可用于人工骨骼、人工关节和牙科修补材料等方面。
4. 电子器件磁控溅射薄膜制备技术还可以制备电子器件材料，如导电膜、隔离膜、介质膜等，这些薄膜具有优良的电学性能和化学稳定性，可用于半导体器件、光电子器件等领域。
5. 其他应用除了以上应用之外，磁控溅射薄膜制备技术还可以用于制备防腐蚀、阻燃和防弹涂层，磁记忆材料、人工晶体、存储介质、光电子元器件、传感器等领域。
三、磁控溅射薄膜制备技术的优势和发展方向磁控溅射薄膜制备技术具有许多优势，如具有高质量、高可控性、高纯度、良好的附着性、高重复性等，与传统的化学气相沉积、离子束沉积、溅射沉积等技术相比具有明显的优势。
磁控溅射镀银非织造布电磁屏蔽效能
万方数据塑篙ＶｏｌＮｏ２０铲。
堕———————』型塑堕型坠卷生％２１．∞２．专趣屯珐ｌ３００ｍＬ丙酮，放入非织造布，将烧杯放入超声波清洗器中震动清洗３０ｍｉｎ。
在清洗过程中为防止丙酮挥发。
用保鲜膜将烧杯口封严。
结束后取出非织造布，用蒸馏水清洗多次直到无刺激性气味；放入烘箱在５０。
（２下烘于，取出密封保存备用。
１．２．２纳米银薄；摸制备将预处理好的ＰＥＴ纺粘非织造布固定在磁控溅射设备的样品架上，采用Ａｇ（９９．９９％）靶材，以射频溅射法在非织造布基材上制备纳米薄膜。
为减少气体杂质对靶材的污染，提高薄膜的性能，先将反应室抽至本底负压５×１０～Ｐａ，然后充入高纯氩气（９９．９９９％）至设定压强。
靶材与基材之间的距离为１０ｃｍ。
为使溅射出的银粒子能均匀附着在基材上，减少因银原子入射方向而带来的自身阴影效应，实验过程中，样品架以２０ｒ／ｍｉｎ的转速旋转。
实验过程中，保持溅射功率为１２０Ｗ，真空反应室内氩气压强为３．０Ｐａ，流量为２０ＳＣＣＭ不变，制备４块银膜厚度不同的试样，厚度分别为２５１１１１１、５０ｚｌｍ、７５ｎｌｎ和１００ｎｍｏ１．２．３织物表面：元素分析采用ｘ射线能谱分析（ＥＤＸ）对织物表面元素进行定性及定量分析，测试条件为室温２２ｃＣ，相对湿度６５％。
试验过程中对沉积正面的纤维表面取一范围进行分析，如图ｌ所示。
图１ＥＤＸ分析取样１．２．４电磁屏蔽效能测试电磁屏蔽效能的测试按照ＡＳＴＭＤ４９３５—９９１４３进行，测试条件为温度３０。
Ｃ，相对湿度７０％，气压１０１ｋＰａ。
其测试装置如图２所示。
坦竖莹生笪璺Ｕ蜘巨玉鲤止型立白夔＿———．———————————！芝图２平面材料屏蔽效能测试装置图屏蔽材料的屏蔽效能ｓＥ可由下式求出：ＳＥ＝１０×ｌｇＦ，ｔ１（１）‘２式中：５毋一屏蔽效能，其值为负数，一般取其绝对值．ｄＢ；Ｐ．一有屏蔽材料时的接收功率。
ｗ；Ｐ：一无屏蔽材料时的接收功率，Ｗ。
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磁控溅射法制备电磁屏蔽织物的研究陈文兴3 杜莉娟 姚玉元 吕慎水(“先进纺织材料与制备技术”教育部重点实验室,浙江理工大学 杭州 310018)E lectromagnetic ShieldingF abrics with MagnetronSputtered Copper CoatingChen Wenxing 3,Du Lijuan ,Y ao Y uyuan and Lu ShenshuiK ey Laboratory o f Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology,Ministry o f Education ,Zhejiang Sci 2Tech Univer sity ,Hangzhou 310018,China Abstract C opper films were coated on non 2w oven fabrics by dc magnetron sputtering to fabricate electromagnetic shielding.The filmswere characterized with scanning electron microscopy (SE M )and atomic force microscopy (AF M ).The results show that the sputtering conditions significantly affect its deposition rate and its surface m orphology.In the specified range ,as sputtering power increasess ,the deposition rate in 2creases and the film becomes increasingly compact with uniformly distributed copper grains.At a sputtering pressure of 019Pa ,maximum depo 2sition rate can be obtained.M oreover ,the adhesion at the interface of copper films and fabrics is found to be fairly strong ,and the coating alm ost little affects the gas permeability.Our spectroscopic study shows that the fabrics display excellent electromagnetic shielding. K eyw ords DC magnetron sputtering ,Atomic force microscopy ,Surface resistance ,Electromagnetic shield perfor 2mance摘要 本文采用直流磁控溅射在无纺布基底上溅射沉积金属铜来制备电磁屏蔽织物。
通过原子力显微镜观察发现,工艺参数对溅射沉积速率以及膜层的表面形貌都有较大的影响。
在一定范围内,溅射功率越大,沉积速率越大,膜层颗粒分布越均匀致密。
溅射压力一般选取019Pa 左右为宜,在此压力下,溅射沉积速率最大。
经测试膜层与基底结合牢度较好,溅射沉积铜后透气性变化较小。
频谱分析仪测试结果表明织物的屏蔽性能十分优良。
关键词 直流磁控溅射 原子力显微镜 表面电阻 电磁屏蔽性能中图分类号:O48411 文献标识码:A 文章编号:167227126(2007)032264205 随着现代科技的发展和人民生活水平的不断提高,高科技的电器产品得到人们普遍的青睐。
而大多数电子产品都会不同程度地产生电磁波。
电磁波不仅会造成电子产品之间的相互干扰,而且还会污染人类生存的空间,是一种“看不见,闻不到,摸不着”的无形杀手,已成为全球的第四大污染。
电磁波日益引起人们的关注,对电磁波屏蔽与防护的迫切要求,促进了屏蔽导电材料的研究和开发。
金属化织物由于具有抗电磁屏蔽性,且柔软易折叠的特点,引起了广泛的研究,国内外已有镀铜、镀镍及镀合金织物的相关报道[1-3]。
目前制备电磁屏蔽织物的主要方法有电镀法、涂层法、化学镀、真空镀等方法[4-7]。
磁控溅射是一种高速率低基片温升的成膜新技术,应用非常广泛[8-10]。
利用此方法制备的薄膜与其他方法相比具有基底结合力较强、膜层分布均匀致密、不产生废液等优点[11-13]。
尽管国内在二十多年前就已经有厂家建立了生产线,但对于高分子基底溅射镀膜的膜层表面形貌以及性能的研究报道较少。
表面形貌是非常重要的一个方面,它对薄膜的电学、磁学、光学等都有较大影响。
特别是薄膜最终的表面形貌与薄膜最初临界形貌的形成是密切相关的。
本文通过直流磁控溅射的方法将铜溅射收稿日期:2006208203基金项目:教育部“新世纪优秀人才支持计划”(N o.NCET 20420559),教育部“长江学者和创新团队发展计划”(N o.IRT 20654)资助项目3联系人:T el :(0571)86843251E 2mail :chenwxg @462 真 空 科 学 与 技 术 学 报CHI NESE JOURNA L OF VAC UUM SCIE NCE AND TECH NO LOGY 第27卷 第3期2007年5、6月到无纺布上,研究了此过程中功率和压力对溅射沉积速率和膜层表面形貌的影响,优化了工艺,同时测试了织物的电磁屏蔽性能以及膜层与基底的结合牢度和透气性。
1 实验部分实验采用纯度为99199%的铜靶,靶的大小为 60mm,溅射用气体为工业用氩气,纯度为99199%。
采用直流磁控溅射沉积金属铜,本底真空度为510×10-3Pa,基底与靶之间的距离为16cm。
基底材料选用涤纶无纺布,样品经过丙酮、去离子水超声波清洗后烘干,放入真空室中。
靶材在沉积到样品上之前先溅射清洗10min,以除去靶材表面的杂质。
本文利用原子力显微镜观察表面形貌,并采用计算质量增重率及测量电阻的方法分析了溅射沉积速率。
其中电阻是采用标准测量电阻仪—方阻仪测试织物的电阻,该仪器专用于测试薄膜电阻,具有测试精度高的优点。
仪器配有专用的、带弹簧的四探针探头,测得的方块电阻就是以四探针距离为对角线的方块织物的电阻。
用织物透气量仪测试了样品的透气性,以摩擦牢度及热循环实验和扫描电镜说明了金属层与织物的结合牢度,用频谱分析仪测试了样品的电磁屏蔽性能。
热循环实验:先将织物在热水中煮沸20min～25min,然后转入冰水中保持3min,经3次循环后,看涂层是否有所脱落。
2 实验结果与分析211 功率的影响织物的增重率是一个非常重要的指标,它直接关系到织物手感、屏蔽效果和透气性。
图1为不同功率条件下织物增重率随时间的变化曲线,溅射压力均为019Pa。
从图1可以看出,相同时间相同压力条件下,织物的增重率与功率成正比,即功率越大,沉积到织物表面的金属原子的量越多。
不同功率条件下织物的表面电阻随时间的变化,如图2所示。
相同溅射时间内,溅射功率越大织物表面电阻越小。
这主要是因为随着溅射靶功率的提高,入射功率效率增大,离子对铜靶的轰击作用加强,使得更多的原子获得足够的能量逸出靶面[14]。
为了进一步研究功率对膜层表面形貌的影响,我们分别对不同功率条件,压强019Pa,溅射时间2min的织物的表面形态进行了原子力显微镜观察,其AFM照片如图3所示,扫描范围3μm。
由图看出,不同的功率,膜层表面形貌也有很大的变化。
随着功率的增大,膜层的覆盖度增加,颗粒更为均匀密集,且随着功率的增加,薄膜的均方根粗糙度下降,图3中(a),(b),(c)的均方根粗糙度分别为8817 nm,4411nm和3013nm。
这主要是因为溅射原子平均逸出能量随着入射离子能量的增加而增大。
功率增大,氩离子能量也相应增大,较高能量的氩离子轰击靶材使得溅射出的金属离子增多,从而覆盖在织物表面的颗粒密集且均匀,粗糙度也下降。
因此在选择溅射功率时应选用较高的功率,但过高的入射离子能量只会使靶过分加热,反而对溅射的贡献下降。
增重率过高会影响织物的手感,综合考虑电磁屏蔽织物成本、手感和屏蔽性能,增重率控制在50%～60%为宜。
图2 不同功率条件下,织物电阻随时间变化曲线Fig12 T ime dependance of the resistance in coppercoating at different sputteingpowers图1 不同功率条件下,织物增重率随时间的变化曲线Fig11 T ime ev olutions of the fabrics weight in coppercoating at differnet sputtering powers562第3期陈文兴等:磁控溅射法制备电磁屏蔽织物的研究图3 薄膜AFM 表面形貌图靶功率分别为:(a )350W ;(b )525W ;(c )700WFig 13 AF M images of the copper films grown at thesputteringpower of (a )350W ;(b )525W ;(c )700W212 压力的影响图4 相同时间(30min )和溅射功率(525W )不同压力下织物的增重率曲线Fig 14 The weight gains and the pressure为了研究溅射过程中压力对溅射沉积速率和膜层形貌的影响,我们分别制备了不同压力,相同时间(30min ),相同功率(525W )的几个样品。
图4为不同压力下织物的增重率曲线,图5为不同压力下织物的表面电阻曲线。
由图4和图5看出,随着压力图5 相同时间(30min )和溅射功率(525W )不同压力下织物电阻曲线Fig 15 Resistance as a functions of the pressure图6 薄膜AF M 表面形貌图溅射压力分别为:(a )0.5Pa ;(b )0.9Pa ;(c )1.9PaFig 16 AF M images of the copper films grown at the pressuresof (a )015Pa ;(b )019Pa ;(c )119Pa的增大,织物的增重率先增大后减小,表面电阻先减小后增大,且当氩气的分压为019Pa 左右时沉积速率最大。
为了进一步研究压力对溅射沉积的影响,采用原子力显微镜观察不同压力,相同时间(2min ),相同功率(525W )下织物的表面形貌,其扫描范围为3μm 。