真空蒸发和离子溅射镀膜
真空蒸镀与溅射镀膜优缺点

真空蒸镀与溅射镀膜优缺点
溅射比蒸镀和工作真空低一个数量级,所以膜层的含气量要比蒸镀高.
蒸镀不适用于高溶点材料,如钼,钨,等.因为溶点高,蒸发太慢,而溅射的速度比蒸镀快很多.
溅射不适用于低硬度材料,如非金属材料.
溅射不适用于非导电材料.
蒸镀不能控制厚度,而溅射可以用时间控制厚度.
蒸镀不适应大规模的生产.
蒸镀的电子动能比溅射小很多,虽然含气量少,但是膜层易脱落,
溅射的膜均匀,蒸镀的膜中心点厚,四周薄.
在国内蒸镀工艺比溅射工艺成熟.
当然还有很多,一会也说不完.就看你主要想知道什么.。
pvd工艺流程最简单方法

VD (Physical Vapor Deposition) 即物理气相沉积,分为:真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
我们通常所说的PVD镀膜,指的就是真空离子镀膜;通常说的NCVM镀膜,就是指真空蒸发镀膜和真空溅射镀。
真空蒸镀基本原理:在真空条件下,使金属、金属合金等蒸发,然后沉积在基体表面上,蒸发的方法常用电阻加热,电子束轰击镀料,使蒸发成气相,然后沉积在基体表面,历史上,真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。
溅射镀膜基本原理:充氩(Ar)气的真空条件下,使氩气进行辉光放电,这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+),氩离子在电场力的作用下,加速轰击以镀料制作的阴极靶材,靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。
溅射镀膜中的入射离子,一般采用辉光放电获得,在l0-2Pa~10Pa范围,所以溅射出来的粒子在飞向基体过程中,易和真空室中的气体分子发生碰撞,使运动方向随机,沉积的膜易于均匀。
离子镀基本原理:在真空条件下,采用某种等离子体电离技术,使镀料原子部分电离成离子,同时产生许多高能量的中性原子,在被镀基体上加负偏压。
这样在深度负偏压的作用下,离子沉积于基体表面形成薄膜。
离子镀的工艺过程:蒸发料的粒子作为带正电荷的高能离子在高压阴极(即工件)的吸引下,以很高的速度注入到工件表面。
离子镀的作用过程如下:蒸发源接阳极,工件接阴极,当通以三至五千伏高压直流电以后,蒸发源与工件之间产生辉光放电。
由于真空罩内充有惰性氩气,在放电电场作用下部分氩气被电离,从而在阴极工件周围形成一等离子暗区。
带正电荷的氩离子受阴极负高压的吸引,猛烈地轰击工件表面,致使工件表层粒子和脏物被轰溅抛出,从而使工件待镀表面得到了充分的离子轰击清洗。
随后,接通蒸发源交流电源,蒸发料粒子熔化蒸发,进入辉光放电区并被电离。
带正电荷的蒸发料离子,在阴极吸引下,随同氩离子一同冲向工件,当抛镀于工件表面上的蒸发料离子超过溅失离子的数量时,则逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。
玻璃镀膜原理

玻璃镀膜原理玻璃镀膜是一种常见的表面处理技术,通过在玻璃表面涂覆一层薄膜,可以改善玻璃的性能和功能。
玻璃镀膜的原理是利用物理或化学方法,在玻璃表面形成一层均匀、致密的薄膜,从而改变玻璃的光学、热学、机械等性能,达到防腐、防晒、隔热、隔音等效果。
首先,我们来看一下玻璃镀膜的物理原理。
通常情况下,玻璃镀膜是通过真空蒸发、溅射、离子镀等方法进行的。
在真空蒸发法中,将目标材料置于真空室中,加热至一定温度,使其蒸发并沉积在玻璃表面形成薄膜。
而溅射法则是利用高能粒子轰击目标材料,使其溅射到玻璃表面形成薄膜。
离子镀则是利用离子轰击目标材料,使其离子在玻璃表面沉积形成薄膜。
这些方法都是利用物理手段使材料在玻璃表面形成薄膜,从而改变玻璃的性能。
其次,我们来看一下玻璃镀膜的化学原理。
化学镀膜通常是利用化学反应在玻璃表面形成一层化合物薄膜。
比如,利用化学气相沉积方法,在玻璃表面沉积一层二氧化硅、氮化硅、氧化铝等化合物薄膜,以增强玻璃的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
另外,还可以利用溶胶-凝胶法,在玻璃表面形成一层有机-无机复合薄膜,以提高玻璃的透明度和抗紫外线性能。
这些化学方法可以根据需要调控薄膜的成分和结构,从而实现对玻璃性能的精确调控。
总的来说,玻璃镀膜的原理是利用物理或化学方法在玻璃表面形成一层薄膜,从而改变玻璃的性能和功能。
通过精确控制薄膜的成分、结构和厚度,可以实现对玻璃的光学、热学、机械等性能的调控,达到防腐、防晒、隔热、隔音等效果。
玻璃镀膜技术的不断发展,为玻璃制品的功能化、智能化提供了重要的技术支持,有着广阔的应用前景。
镀膜工艺简介AF,AG,AR 20190601

涂层硬度: 测试条件:使用7H三菱铅笔,1KG压力,摩擦速度60次/分钟,摩擦行程40mm,摩 擦次数1次 表面无划痕
人工汗液
摩擦测试仪
摩擦测试仪
AR抗(减)反射增透膜简介
• AR膜又称减反射膜又称增透膜,
• 主要功能:减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元 件的透光量。
AF镀膜产品应用领域:
手机、平板、车载、电视、LED等玻璃显示屏
AF生产工艺简介
真空蒸镀:在真空条件下,采用一定的加 热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并 使之气化,粒子飞至基材表面凝聚成膜的 工艺方法。
真空溅镀:利用辉光放电将氩气(Ar)离子 撞击靶材表面,靶材的原子被弹出而堆积 在基板表面形成薄膜。
AG防炫膜简介
AG镀膜产品特性: 1、反射红外线:降低红外线在玻璃表面的通透率来减少入室红外线光; 2、增强透光率:在反射红外线光线的同时增强其他光源的透过,不影响室内采 光效果 3、防眩光:将光源发出的光通过漫反射改变反射强光对观察者的视觉刺激
AG镀膜产品应用领域: 1、手机、车载导航、电子黑板、电视屏幕、电脑屏幕、精密仪器仪表屏幕、医 疗设备窗口、液晶显示器视窗、电子产品视窗、笔记本触板、无线鼠标触板等; 2、高级画廊和美术馆的名贵字画的镜框,使字画和图片长期保存,永不褪色; 3、博物馆、档案馆等贵重文物保护。
• 减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜,因此,它至今仍是光学薄膜技 术中重要的研究课题.
• 在很多应用领域中,增透膜是不可缺少的,否则,无法达到应用的要求。 就拿一 个由18块透镜组成的35mm的自动变焦的照相机来说,假定每个玻璃和空气的界 面有4%的反射,没有增透的镜头光透过率为27%,镀有一层膜(剩余的反射为 1.3%)的镜头光透过率为66%,镀多层膜(剩余的反射为0.5%)的为85%。
真空电镀的原理

真空电镀的原理
真空电镀是一种高科技表面处理技术,它通过在真空环境下利用电化学反应对材料表面进行镀膜加工,从而改变其外观、物理性质和化学性质。
该技术广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等领域,是一种重要的表面处理方式。
真空电镀的原理是利用电子束或离子束轰击材料表面,使其表面原子或分子脱离,并在真空中形成电子云。
同时,在真空中加入所需的镀层材料,然后通过放电加热、蒸发或溅射等技术使镀层材料转化为离子态,再利用高压电场将镀层材料的离子引入被镀材料表面,在表面析出成薄膜,从而完成镀层加工。
真空电镀技术的优点在于能够在真空状态下进行加工,避免了空气中的氧化作用,从而保证了镀层的质量和耐腐蚀性。
此外,真空电镀技术还可实现多种材料的镀层加工,如金属、合金、陶瓷等,从而增强了材料的功能和使用价值。
总之,真空电镀技术是一种高效、环保、精密的表面处理技术,它的应用范围广泛,能够满足不同领域对于材料表面处理的要求,并带来良好的经济效益和社会效益。
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蒸发和溅射镀膜的异同

蒸发和溅射镀膜的异同【中文文章】标题:蒸发和溅射镀膜的异同:优缺点和应用领域导语:在现代科技的推动下,薄膜技术逐渐成为许多行业的关键领域。
在实现高品质、高效率和高性能的器件中,蒸发和溅射镀膜技术被广泛应用。
本文将深入探讨蒸发和溅射镀膜的异同点,并详细介绍它们的优缺点及在各个领域中的应用。
一、蒸发镀膜技术1.1 原理概述蒸发镀膜是一种通过加热源的辅助,在真空环境下将固态材料转变为气态,再通过沉积在基底材料上的方法实现薄膜覆盖。
其基本原理是源材料的加热后会蒸发成气体,然后沉积在待处理的基底材料上。
1.2 优点与应用在蒸发镀膜技术中,最大的优点是可实现较高的纯度,因为热蒸发过程中会使杂质残留减少。
该技术对于低温材料处理较为适用,且具有良好的均匀性和薄膜厚度控制能力。
由于其较高的材料利用率和低成本,蒸发镀膜在光学镀膜、电子器件制造和太阳能电池等领域得到广泛应用。
二、溅射镀膜技术2.1 原理概述溅射镀膜是一种通过离子轰击材料或离子束辅助的方法,使固态材料脱离基底材料并沉积在待处理的基底上。
其基本原理是将材料靶作为阴极,通入惰性气体后通过高能离子轰击靶材,使得靶材表面的原子或分子脱离并沉积在基底上。
2.2 优点与应用溅射镀膜技术具有较高的沉积速率和良好的附着力,能够在较低的加热温度下实现高质量的薄膜覆盖。
其能够沉积多种材料,如金属、陶瓷和复合膜等,并具有较高的材料利用率。
溅射镀膜广泛应用于显示器制造、集成电路制造和太阳能电池等领域,由于其对不同材料有较好的适应性和较高的成膜效率。
三、蒸发镀膜与溅射镀膜的比较3.1 优点对比蒸发镀膜在薄膜材料纯度、均匀性和薄膜厚度控制上有明显优势;而溅射镀膜在成膜效率、附着力和材料适应性方面优于蒸发镀膜。
3.2 缺点对比蒸发镀膜的材料利用率相对较低,而溅射镀膜的成本较高。
3.3 应用领域对比蒸发镀膜在光学镀膜、电子器件制造和太阳能电池等领域有广泛应用;溅射镀膜在显示器制造、集成电路制造和太阳能电池等领域应用较多。
真空蒸镀与真空溅镀工艺介绍

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真空蒸镀原理:
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蒸发源的类型:
关于蒸发源的形状可根据蒸发材料 的性质,结合考虑与蒸发材料的湿 润性,制作成不同的形式和选用不
同的蒸发源物质。
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主要工艺流程:
前处理
装配
清洗处理
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真空镀膜:
真空镀膜是指在真空环境下,将某种金属(或者金属化合物)以气相的形式沉积到材 料表面(通常是非金属材料),属于物理气相工艺。
真空镀膜
真空蒸镀 真空溅镀 离子镀
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真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀):
真空蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华,使之在工件或基材表面析出 的过程。
真空镀膜工艺
产品设计部/ 周赛/ 2014年6月30日
前言
真空镀膜作为一种新兴的镀膜技术,其产品表面有超强的金属质感。被越来越多的应 用在化妆品、手机等电子产品的外壳、汽车标志、汽车车灯等的表面处理,其膜面不 仅亮度高,质感细腻逼真,可做出多种靓丽色彩,同时它还有制作成本较低,有利于 环境保护,较少受到基材材质限制的优点。
缺点:
1、蒸镀靶材受熔点限制,太高熔点的不易采用。 2、真空蒸镀不过UV油,其附着力较差,要保证真空蒸镀的附着力,均需后续进行特殊的喷涂处理。
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工艺 项次
蒸发镀膜
磁控溅射镀膜
水电镀
设备成本
条
件
低
高
中
1.高真空度;2.低熔点靶材;3. 加热电极
1.低真空度;2.靶材;3.惰性气体;4.永久 磁铁;5.电极
1.电镀液;2.靶材;3.电极
PVD 镀膜

PVD 镀膜Q1:请问什么是PVD,A1:PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写,中文意思是“物理气相沉积”,是指在真空条件下,用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。
Q2:请问什么是PVD镀膜,什么是PVD镀膜机,A2:PVD(物理气相沉积)技术主要分为三类,真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
相对于PVD技术的三个分类,相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。
近十多年来,真空离子镀技术的发展是最快的,它已经成为了当代最先进的表面处理方法之一。
我们通常所说的PVD镀膜,指的就是真空离子镀膜;通常所说的PVD镀膜机,指的也就是真空离子镀膜机。
Q3:请问PVD镀膜的具体原理是什么,A3:离子镀膜(PVD镀膜)技术,其原理是在真空条件下,采用低电压、大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质电离,在电场的作用下,使被蒸发物质或其反应产物沉积在工件上。
Q4:请问PVD镀膜与传统的化学电镀(水电镀)相比有何优点,A4:PVD镀膜与传统的化学电镀的相同点是,两者都属于表面处理的范畴,都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料的表面。
两者的不同点是:PVD镀膜膜层与工件表面的结合力更大,膜层的硬度更高,耐磨性和耐腐蚀性更好,膜层的性能也更稳定;PVD镀膜可以镀的膜层的种类更为广泛,可以镀出的各种膜层的颜色也更多更漂亮;PVD镀膜不会产生有毒或有污染的物质。
Q5:请问PVD镀膜能否代替化学电镀,A5:在现阶段,PVD镀膜是不能取代化学电镀的,并且除了在不锈钢材料表面可直接进行PVD镀膜外,在很多其他材料(如锌合金、铜、铁等)的工件上进行PVD镀膜前,都需要先对它们进行化学电镀Cr(铬)。
PVD镀膜主要应用在一些比较高档的五金制品上,对那些价格较低的五金制品通常也只是进行化学电镀而不做PVD镀膜。
Q6:请问采用PVD镀膜技术镀出的膜层有什么特点,A6:采用PVD镀膜技术镀出的膜层,具有高硬度、高耐磨性(低摩擦系数)、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点,膜层的寿命更长;同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。
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实验一真空蒸发和离子溅射镀膜随着材料科学的发展,近年来薄膜材料作为其中的一个重要分支从过去体材料一统天下的局面中脱赢而出。
如过去需要众多材料组合才能实现的功能,现在仅需数几个器件或一块集成电路板就能完成,薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术手段。
薄膜技术还可以将各种不同的材料灵活的复合在一起,构成具有优异特性的复杂材料体系,发挥每种材料各自的优势,避免单一材料的局限性。
薄膜的应用范围越来越宽,按其用途可分为光学薄膜、微电子学薄膜、光电子学薄膜、集成光学薄膜、信息存储薄膜、防护功能薄膜等。
目前,薄膜材料在科学技术和社会经济各个领域发挥着越来越重要的作用。
因此薄膜材料的制备和研究就显得非常重要。
薄膜的制备方法可分为物理法、化学法和物理化学综合法三大类。
物理法主要指物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition, 简称PVD),即在真空条件下,采用各种物理方法将固态的镀膜材料转化为原子、分子或离子态的气相物质后再沉积于基体表面,从而形成固体薄膜的一类薄膜制备方法。
物理气相沉积过程可概括为三个阶段: 1.从源材料中发射出粒子;2.粒子输运到基片;3.粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。
由于粒子发射可以采用不同的方式,因而物理气相沉积技术呈现出各种不同形式,主要有真空蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀膜三种主要形式。
在这三种PVD基本镀膜方法中,气相原子、分子和离子所产生的方式和具有的能量各不相同,由此衍生出种类繁多的薄膜制备技术。
本实验主要介绍了真空蒸发和离子溅射两种镀膜技术。
在薄膜生长过程中,膜的质量与真空度、基片温度、基片清洁度、蒸发器的清洁度、蒸发材料的纯度、蒸发速度等有关。
在溅射薄膜的生长过程中,气体流量(压力)也会对形成的薄膜的性质产生影响。
通过改变镀膜条件,即可得到性质炯异的薄膜材料。
对制备的薄膜材料,可通过 X射线衍射、电子显微镜(扫描电镜、透射电镜等)、扫描探针(扫描隧道显微镜、原子力显微镜等)以及光电子能谱、红外光谱等技术来进行分析和表征,还可通过其它现代分析技术测试薄膜的各种相应特性等。
【实验目的】1•掌握溅射的基本概念,学习直流辉光放电的产生过程和原理;2•掌握几种主要溅射镀膜法基本原理及其特点,掌握真空镀膜原理;3.掌握真空镀膜和溅射镀膜的基本方法;4•熟悉金属和玻璃片的一般清洗技术,学习薄膜厚度的测量方法;5.了解真空度、基片温度、基片清洁度、蒸发器的清洁度、蒸发材料的纯度、蒸发速度等因素,在薄膜生长过程中对形成薄膜性质的影响。
【实验原理】一真空蒸发镀膜原理任何物质在一定温度下,总有一些分子从凝聚态(固态,液态)变成为气态离开物质表面,但固体在常温常压下,这种蒸发量是极微小的。
如果将固体材料置于真空中加热至此材料蒸发温度时,在气化热作用下材料的分子或原子具有足够的热震动能量去克服固体表面原子间的吸引力,并以一定速度逸出变成气态分子或原子向四周迅速蒸发散射。
当真空度高,分子平均自由程—远大于蒸发器到被镀物的距离d时(一般要求2~ 3 d ),材料的蒸气分子在散射途中才能无阻当地直线达到被镀物和真空室表面。
在化学吸附(化学键力引起的吸附)和物理吸附(靠分子间范德瓦尔斯力产生的吸附)作用下,蒸气分子就吸附在基片表面上。
当基片表面温度低于某一临界温度, 则蒸气发分子在其表面发生凝结, 即核化过程, 形成“晶核”。
当蒸气分子入射到基片上密度大时, 晶核形成容易,相应成核数目也就增多。
在成膜过程继续进行中,晶核逐渐长大,而成核数目却并不显著增多。
由于(1)后续分子直接入射到晶核上;(2)已吸收分子和小晶核移徒到一起形成晶粒; (3)两个晶核长大到互 相接触合并成晶粒等三个因素, 使晶粒不断长大结合。
构成一层网膜。
当它的平均厚度增加 到一定厚度后,在基片表面紧密结合而沉积成一层连续性薄膜。
在平衡状态下,若物质克分子蒸发热 H与温度无关,则饱和蒸气压 P S 和绝对温度 T有如下关系:△ HP S K e RT(1.1)式中R 为气体普适常数,K 为积分常数。
在真空环境下,若物质表面静压强为 P,则单位时间内从单位凝聚相表面蒸发出的质量, 即蒸发率为I r 5.833 10 2a. M P S P(1.2)V T式中为蒸发系数,M 为克分子量,T 为凝聚相物质的温度。
若真空度很高(P 0 )时蒸发的分子全部被凝结而无返回蒸发源,并且蒸发出向外飞 行的分子也没有因相互碰撞而返回,此时蒸发率为式中k 为波尔兹曼常数,n 为气体分子密度。
气体压强 P 为帕时,的单位为米。
根据(1.4 )式可列出表1 — 1。
2 —从表中看出,当真空度高于1 10帕时, 大于50cm ;在蒸发源到被镀物d 为15~20cm2情况下是满足 入2 ~ 3 d 。
因此将真空镀膜室抽至 1 10帕以上真空度是必需,方可得 到牢固纯净的薄膜。
表二离子溅射镀膜原理1 •溅射溅射是指具有足够高能量的粒子轰击固体(称为靶)表面使其中的原子发射出来。
实际过程是入射粒子(通常为离子)通过与靶材碰撞,把部分动量传给靶原子,此靶原子又和其 他靶原子碰撞,形成级联过程。
在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足 够动量,离开靶被溅射出来。
而入射粒子能量的95%用于激励靶中的晶格热振动,只有5% 左右的能量传递给溅射原子。
下面以最简单的直流辉光放电等离子体构成的离子源为例,说.M P S 5.833 10.T根据数学知识从(1.3 )式可知,提高蒸发率 的升高将使出蒸发率迅速增加。
在室温T 293° K ,气体分子直径o 3.5 分子平均自由程可表示为r 5.833 10 2 a 主要决定于上式指数因式,因而温度T810 cm 时,由气体分子动力学可知气体入 1kT<2 n on <2 n o-p5 10 3(1.4 )明入射离子的产生过程。
2.直流辉光放电考虑一个二极系统(参考图 1-7),系统的电流和电压的关系曲线如图1-1所示,系统压强为几十帕。
在两电极间加上 电压,系统中的气体因宇宙射线 辐射产生一些游离离子和电子, 但其数量非常有限,因此所形成 的电流非常微弱,这一区域AB称为无光放电区。
随着两极间电 压的升高,带电离子和电子获得 足够高的能量,与系统中的中性 气体分子发生碰撞并产生电离,进而使电流持续增加, 此时由于电路中的电源有高输出阻抗限制,致使电压呈一恒定值, 这一区域BC 称为汤森放电区。
当电流增加到一定值时( C 点),会产生“雪崩”现象。
离子开 始轰击阴极,产生二次电子,二次电子与中性气体分子碰撞,产生更多的离子,离子再轰击阴极,阴极又产生出更多的二次电子,大量的离子和电子产生后, 放电达到自持。
气体开始起辉,两极间电流剧增,电压迅速下降,这一区域 CD 叫做过度区,通常称为气体击穿。
在 D 点以后,电流平稳增加,电压维持不变,这一区域 DE 称为正常辉光放电区,这时,阴极表面并未全部布满辉光。
随着电流的增加,轰击阴极的区域逐渐扩大, 达到E 点后,离子轰击已覆盖整个阴极表面。
此时增加电源功率,则使两极间的电流随着电压的增大而增大,这一区域EF 称做“异常辉光放电区”。
在这一区域,电流可以通过电压来控制, 从而使这一区域成为溅射所选择的工作区域。
在F 点之后,继续增加电源功率,两极间电压迅速下降,电流则几乎由外电阻所控制,电流越大,电压越小,这一区域FG 称为“弧光放电区”。
众多电子、原子碰撞导致原子中的轨道电子受激跃到高能态, 而后又衰变到基态并发射 光子,大量光子形成辉光。
辉光放电时明暗光区的分布情况如图 1-2所示。
从阴极发射出来的电子能量较低,很难与气体分子 发生电离碰撞,这样在阴极附近形 成阿斯顿暗区。
电子一旦通过阿斯 顿暗区,在电场的作用下会获得足 够多的能量与气体分子发生碰撞 并使之电离,离化后的离子和电子 复合泯灭产生光子,形成阴极辉光 区。
从阴极辉光区出来的电子,由 于碰撞损失了能量,已无法与气体窗 5=1 7 肿I 盡》图1-2 一般直流辉光放电区域的划分分子碰撞使之电离,从而形成另一个暗区,叫做阴极暗区,又叫克鲁克斯暗区。
通过克鲁克 斯暗区以后,电子又会获得足够的能量与气体分 子碰撞并使之电离,离化后的离子和电子复合后 又产生光子,从而形成了负辉光区。
负辉光区是 辉光最强的区域,它是已获加速的电子与气体分 子发生碰撞而产生电离的主要区域。
在此区域, 正离子因质量较大,向阴极的运动速度较慢, 形 成高浓度的正离子区, 使该区域的电位升高, 与 阴极形成很大的电位差,此电位差称为阴极辉光 放电的阴极压降。
此压降区域又称为阴极鞘层,'1>图1-1直流溅射系统中两极间电流和电压的关系曲线即阴极辉光区和负辉光区之间的区域, 主要对应克鲁克斯暗区, 如图1-3所示。
这个区域的因此也可近似认为,仅仅在阴极鞘层中才有电位梯度存 也正因为这个原因, 阳极所处位置虽会影响气体击穿电 即阳极位置具有很大的自由度。
在实际溅射镀膜过程中, 基片(衬底)通常置于负辉光区,且作为阳极使用。
经过负辉光区后,多数电子已丧失从电场中获得的能量,只有少数电子穿过负辉光区, 在负辉光区与阳极之间是法拉第暗区和辉光 放电区,其作用是连接负辉光区和阳极。
3.溅射的特点(1 )溅射粒子(主要是原子,还有少量离子等)的平均能量达几个电子伏,比蒸发粒子的平均动能kT 高得多(3000K 蒸发时平均动能仅 0.26eV ),溅射所获得的薄膜与基片结合较好; (2) 入射离子能量增大(在几千电子伏范围内), 溅射率(溅射出来的粒子数与入射离子数之比)增大。
入射离子能量再增大,溅射率达到极值; 能量增大到几万电子伏, 离子注入效应增强,溅 射率下降,如图1-4所示。
(3) 入射离子质量增大,溅射率增大。
(4) 入射离子方向与靶面法线方向的夹角增大, 溅射率增大(倾斜入射比垂直入射时溅射率大)。
(5) 单晶靶由于焦距碰撞(级联过程中传递的动 量愈来愈接近原子列方向),在密排方向上发生 优先溅射。
(6)不同靶材的溅射率很不相同。
图 1-5为Ar 在400KV 加速电压下对各种元素靶材的溅射产额的变化情况。
由图中数据可以看出, 元素的溅射产额呈现明显的周期性,即随着元素外层d 电子数的增加,其溅射产额提高,因而, Cu 、Ag 、Au 等元素的溅射产额明显高于Ti 、Zr 、Nb Mo W 等元素的溅射产额。
(7) 不同溅射气体的溅射率也不相同。
图1-6是45KV 加速电压下各种入射离子轰击 Ag 靶表面时得到的溅射率随入射离子的原子序数的变化。
由图中结果可以看出,使用惰性气体作为入射离子时,溅射产额较高。
而且,重离子的溅射额明显高于轻离子。