磁控溅射原理基础知识
磁控溅射的原理及应用
磁控溅射的原理及应用1. 什么是磁控溅射磁控溅射是一种常用的薄膜沉积技术，通过利用磁场将材料原子或离子从靶材表面释放出来，形成一个薄膜层，沉积在基底表面上的一种方法。
这种方法可以在真空环境中进行，可以用于各种材料包括金属、合金、氧化物等。
2. 磁控溅射的原理磁控溅射的原理基于带电粒子在磁场中的运动规律。
溅射系统通常由一个靶材和一个基底组成，它们被放置在真空室中。
磁控溅射的过程包括以下几个步骤：1.靶材表面被离子轰击，其中的原子或离子被释放出来。
2.磁场控制离子在真空室中的运动轨迹。
3.基底表面上的原子或离子吸附并形成一个薄膜层。
这个过程中，磁场是十分重要的。
磁场会引导离子沿着特定的轨迹运动，使得离子沉积在基底的特定位置上。
磁场还可以控制离子的能量和方向，从而影响薄膜的性质和微结构。
3. 磁控溅射的应用磁控溅射是一种多功能的薄膜沉积技术，广泛应用于各种领域。
3.1 表面涂层磁控溅射可以用于向基底表面沉积各种薄膜层。
这些薄膜层可以具有不同的功能，如防腐、耐磨、导电等。
它们可以用于改善材料的性能和外观。
3.2 光学薄膜磁控溅射可以制备高质量的光学薄膜。
这些薄膜可以应用于光学器件，如镜片、滤光片、反射镜等。
因为磁控溅射是在真空环境中进行的，所以这些光学薄膜可以具有良好的光学性能。
3.3 金属薄膜磁控溅射可以制备金属薄膜。
这些薄膜可以具有高导电性和优良的机械性能，可用于电子器件、导电材料等领域。
3.4 磁性材料磁控溅射还可以制备磁性材料薄膜。
这些薄膜可以具有特定的磁性性能，如高矫顽力、高饱和磁感应强度等。
它们可以应用于磁存储器件、传感器等领域。
4. 总结磁控溅射是一种重要的薄膜沉积技术，通过利用磁场控制离子运动和沉积位置，可以制备各种功能薄膜。
它在表面涂层、光学薄膜、金属薄膜和磁性材料等领域有着广泛的应用。
磁控溅射技术的发展，为材料科学和工程领域提供了新的可能性，为各种应用提供了高性能的薄膜材料。
磁控溅射原理
百科名片磁控溅射原理：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。
二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。
磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。
电子的归宿不仅仅是基片，真空室内壁及靶源阳极也是电子归宿。
但一般基片与真空室及阳极在同一电势。
磁场与电场的交互作用（ E X B drift）使单个电子轨迹呈三维螺旋状，而不是仅仅在靶面圆周运动。
至于靶面圆周型的溅射轮廓，那是靶源磁场磁力线呈圆周形状形状。
磁力线分布方向不同会对成膜有很大关系。
在E X B shift机理下工作的不光磁控溅射，多弧镀靶源，离子源，等离子源等都在次原理下工作。
所不同的是电场方向，电压电流大小而已。
磁控溅射的基本原理是利用 Ar一02混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。
磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。
该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。
磁控溅射(magnetron-sputtering)是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。
磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。
当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。
广东+五邑大学+唐秀凤磁 控溅射原理原理
3磁控溅射具体应用和相关
1，化学气象沉积（CVD） 2,光学镀膜 3，透明导电膜
3 磁控溅射具体应用和相关
N
磁场线
N S
N N S N S N N N N
N
刻蚀区 电子轨迹 靶材 N S 磁 轭 N
3磁控溅射具体应用和相关
磁 场 均 匀 性 不 好
谢谢大家
磁控溅射制薄膜原理
磁控溅射原理基础知识介绍
1 磁控溅射定义
2 磁控溅射的物理原理 3 磁控溅射具体应用
1磁控溅射定义
1.1 磁控溅射制备薄膜原理 在真空环境下，通过电压和磁场的共同作 用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击， 致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并 沉积在基件上形成薄膜。根据使用的电离电源 的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅 射。
1磁控溅射定义
类似于打保龄球
1磁控溅射定义
1磁控溅射定义
2磁控溅射的物理原理
2.1 示意图
2磁控溅射的物理原理
形成条件： 1，适当的真空条件 2，适量的工艺气体 3，一定的电势差 4，一定的磁场强度
思考题：如果电磁和磁场是平
行而非正交会发生什么样的情况？
射频磁控溅射原理
射频磁控溅射原理射频磁控溅射是一种常用的薄膜沉积技术，广泛应用于半导体、光伏和平板显示等领域。
其原理是利用射频场和磁控场来激发靶材并产生离子化的原子或分子，然后将其沉积到基底上形成薄膜。
在这个过程中，射频场和磁控场的作用起着至关重要的作用。
首先，让我们来看一下射频场。
射频场是一种高频交变电场，通过与靶材的相互作用，可以产生离子化的原子或分子。
通常，射频场的频率在几MHz到几十MHz之间，这样的高频交变电场可以将靶材中的原子或分子激发出来，从而形成离子化的物质。
其次，我们再来看一下磁场的作用。
磁场可以用来控制离子的方向和速度，从而使得沉积在基底上的薄膜具有更加均匀的性质。
磁场通常是通过在靶材周围设置一定的磁场来实现的，这样可以将离子聚集在一起，并控制它们与基底的碰撞过程。
在射频磁控溅射过程中，首先在真空室中，放置含有被溅射材料的靶材，通过真空系统将真空室抽成高真空状态。
然后，通过外部加入射频电场和磁场，激发靶材表面的原子或分子，使其离子化。
随后，这些离子在磁场的作用下，被引导到基底上，形成均匀的薄膜。
射频磁控溅射技术有很多优点。
首先，它可以在较低的温度下进行沉积，这对于一些温度敏感的基底是非常重要的。
其次，射频磁控溅射过程中的原子或分子离子化程度高，可以形成致密的薄膜，而且薄膜的结合强度也很高。
此外，由于离子在磁场的作用下可以被定向引导，因此可以形成均匀的薄膜。
然而，射频磁控溅射技术也存在一些问题。
首先，射频场和磁场的调控需要较好的技术水平，否则可能无法形成均匀的薄膜。
其次，由于射频场和磁场可能对其他设备产生干扰，因此对设备的要求也较高。
另外，一些材料并不适合通过射频磁控溅射来进行沉积，这需要进行充分的材料选择。
总的来说，射频磁控溅射技术是一种非常重要的薄膜沉积技术，具有广泛的应用前景。
通过合理的射频场和磁场的设计调控，可以形成致密、均匀的薄膜，满足不同领域对于薄膜材料的要求。
未来，随着材料科学和工艺技术的不断发展，射频磁控溅射技术将会得到更加广泛的应用。
pvd磁控溅射原理
pvd磁控溅射原理PVD磁控溅射简介PVD磁控溅射（Physical Vapor Deposition Magnetron Sputtering）是一种常用的薄膜制备技术。
它能够在材料表面沉积一层精密、均匀的薄膜，具有广泛的应用领域。
原理PVD磁控溅射利用高能粒子撞击物质表面，使得物质从源材料蒸发、溅射并沉积在基底上。
以下是PVD磁控溅射的主要原理：1. 原始材料选择合适的源材料作为溅射靶材。
这些靶材通常是纯净且具有较高的密度，以保证沉积薄膜的质量。
2. 气氛控制通过调节气氛组成和压力来控制溅射过程中的气氛。
常用的气体有氩、氮等，其主要作用是保持反应室内的稳定环境。
3. 溅射过程在反应室内，将源材料靶材放置于阴极位置，并加上高压电源，形成磁场。
这个磁场激活了准直磁控电子束，使其环绕靶材运动。
电子束激发了靶材原子，使其脱离靶材并向基底表面运动。
4. 沉积薄膜溅射的源材料原子在运动过程中与基底表面相互冲击结合，形成薄膜沉积。
这些原子在基底表面形成结晶或非晶的薄膜结构。
应用PVD磁控溅射技术广泛应用于以下领域：•光电子学：制备光学薄膜，如反射层、透镜等。
•显示技术：用于制造液晶显示器、有机发光二极管（OLED）等。
•硬盘制造：用于制备磁性材料薄膜，如磁头、磁盘等。
•太阳能电池：制造多层薄膜太阳能电池。
•汽车工业：用于制备汽车玻璃涂层、汽车内部装饰等。
优缺点PVD磁控溅射技术具有以下优点和缺点：优点•薄膜均匀性好，可控性强。
•溅射速率可调节，适合制备不同厚度的薄膜。
•可制备多种材料薄膜，针对不同应用需求。
•薄膜在界面附着力强，具有较好的耐久性。
缺点•靶材利用率低，需定期更换。
•受制于靶材材料的限制，无法制备非金属或高熔点材料薄膜。
•沉积速率较慢，需要较长的时间。
综上所述，PVD磁控溅射技术是一种重要的薄膜制备方法。
它在各个领域都有广泛的应用，并呈现出许多独特的优点。
随着科学技术的不断发展，PVD磁控溅射技术将在未来发挥更大的作用。
磁控溅射原理
磁控溅射（Magnetron Sputtering）原理磁控溅射属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。
膜层粒子来源于辉光放电中，氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用。
氩离子将靶材原子溅射下来后，沉积到元件表面形成所需膜层。
磁控原理就是采用正交电磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹，使得电子在正交电磁场中变成了摆线运动，因而大大增加了与气体分子碰撞的几率。
在电场的作用下，电子向基片运动，在运动过程中，电子与充入的气体原子相互碰撞，使得电离得到离子以及一个电子，新的电子同样在电场的作用下，向基片运动，而得到的离子在电场的加速作用下，高能量轰击靶材，溅射靶材料。
溅射的粒子中，包括电子、离子以及中性粒子。
其中溅射出的中性粒子，具有一定的能量，在基片上沉积，形成薄膜。
其中溅射得到的电子也称为二次电子，二次电子受到电场和磁场的相互作用。
而在阴极暗区，二次电子只受到电场的作用，在负辉区，二次电子只受到磁场作用。
二次电子在靶材表面受到电场加速作用，然后以一定的速度进入负辉区，同时，二次电子的速度是垂直于磁场方向的，因此就受到洛伦兹力的作用，在向心力的作用下，做顺时针旋转运动。
当旋转过半周后，二次电子由负辉区进入阴极暗区，在电场的作用下，做减速运动，直至降至零。
然后，电子在电场的作用下，反响加速，再次进入负辉区，再次做圆周运动。
二次电子在靶材表面螺旋前进，这样增加了电子的运动路径，使得二次电子被束缚在靶材表面，增加了与气体原子的碰撞几率，能够电离出更多的离子来轰击靶材，提高溅射速率。
同时由于碰撞次数的增多，二次电子的能量降低，逐渐远离靶材表面，最终在电场的作用下，沉积到基片上，由于电子的能量很小，对基片的温度影响很小。
磁控溅射不仅可以得到很高的溅射速率，而且在溅射金属时还可以避免二次电子轰击而使基板保持接近冷态，这对单晶和塑料基板具有重要的意义。
磁控溅射可用DC和RF放电工作，故能制备金属膜和介质膜。
详情请参考/entry/8463781/。
磁控溅射镀膜机原理
磁控溅射镀膜机原理磁控溅射技术是一种用于镀膜的先进技术。
磁控溅射镀膜机是利用电子束的动能将固体材料从靶层中剥离并沉积在基板上的一种镀膜设备。
本文将为您介绍磁控溅射镀膜机的原理及其应用。
一、磁控溅射镀膜机的原理磁控溅射镀膜机又称磁控离子镀膜机，是一种利用外部电场和磁场激发离子束并蒸发靶材料形成镀层的设备。
这种技术源于20世纪60年代初期的物理研究。
它的基本原理是利用电子束加速器向金属靶材料表面注入精细定位的、高能单元电子束，从而促使靶材料发生电子冲击下物质的剥离，形成离子束，进而被磁场聚拢并加速击打在待镀基材料表面，从而沉积成膜。
这种技术对材料的选择范围较广，可使用的原材料包括各种无机材料和合金，如氧化物、硅、合金、氟化物等。
而磁控溅射技术也因此被广泛应用于各种领域，如电子、计算机、晶体管、固态照明、太阳能电池、生物医学、汽车、航空航天、建筑室内装修等领域。
二、磁控溅射镀膜机的类型及分类根据靶材料种类和制备过程条件的不同，磁控溅射镀膜机可以分为多种类型。
下面我们介绍一下主要的几种类型。
1、平板离子源平板离子源是最基本的离子源类型，通常由一个平板放电电极和一个屏蔽靶组成。
它的靶材料为物质的块状，可将注入的能量转换成游离原子形成高能离子束，使其透过向靶和基板之间发射的离子束，再到达基板表面。
由于靶和基板之间的角度限制，使该装置产生较低的折射率，从而制造较低的细节图案。
因此，平板离子源多用于制造器件外壳全面涂层。
2、圆柱形偏心离子源圆柱形偏心离子源由两极电源和一个圆柱形靶台制成。
表面不平整的靶材料块在高速离子束的作用下被剥离，形成离子束并沉积在基板上。
该离子源的形状和设计使得离子束方向发散，从而可以与表面平面的材料相交，产生均匀的涂层。
此外，偏心离子源具有抗污染能力强、精度高和效率高等特点，适用于工业和商业应用。
3、环柱形偏心离子源环柱形偏心离子源由一个圆筒形壳体、一个中央靶、四组电极和一个基板组成。
中央靶材料在离子束的作用下形成薄膜，并沉积在基板上。
ecr磁控溅射原理
ecr磁控溅射原理ECR磁控溅射原理什么是ECR磁控溅射？ECR磁控溅射（Electron Cyclotron Resonance Magnetron Sputtering）是一种常用的薄膜制备技术，它利用电子回旋共振效应和磁控溅射技术相结合，能够在低温下制备高质量的薄膜。
下面将介绍ECR磁控溅射的工作原理及其应用。
电子回旋共振效应电子回旋共振效应是指当带有准确频率的外加射频电场作用于等离子体中自由电子时，电子会在磁场的引导下形成一个稳定的轨道运动。
这种回旋共振现象可以让电子获得足够的能量和速度，从而具备溅射衬底表面的能力。
磁控溅射技术磁控溅射是利用电子轨道高度控制的特点，通过磁场将惰性气体（如氩气）离子化，形成等离子体，并加速氩离子轰击靶材产生溅射。
溅射的靶材会被氩离子击中并释放出原子或分子，然后在真空中沉积到衬底表面形成薄膜。
ECR磁控溅射原理ECR磁控溅射利用强大的射频电磁场与静磁场相互作用，使电子在磁场中回旋共振，得到足够的能量后，将能量传递给惰性气体成为等离子体。
在等离子体的作用下，靶材表面的原子或分子被离子击中并溅射，最终形成薄膜。
ECR磁控溅射的优势•低温制备：ECR磁控溅射的工作温度相对较低，可以制备高熔点材料薄膜。
•高纯度薄膜：由于只有靶材物质被击中溅射，薄膜的纯度较高。
•高沉积速率：ECR磁控溅射能够提供较高的离子能量和流密度，导致较高的沉积速率。
•薄膜质量优良：ECR磁控溅射制备的薄膜具有较高的致密性、较好的附着力和较小的残余应力。
ECR磁控溅射的应用ECR磁控溅射技术广泛应用于微电子器件、光学薄膜、磁性薄膜、超硬涂层等领域。
各种功能薄膜的制备都可以采用ECR磁控溅射技术进行，如导电膜、阻障膜、光学反射膜等，满足了不同应用领域对薄膜性能要求的多样化需求。
ECR磁控溅射技术的发展不仅拓展了薄膜制备的领域，还为多种先进功能材料的研究提供了强有力的工具和手段。
未来随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，ECR磁控溅射必将发挥更加重要的作用。
磁控溅射
磁控溅射1、磁控溅射磁控溅射是一个磁控运行模式的二极溅射。
它与二~四极溅射的主要不同点：一是，在溅射的阴极靶后面设置了永久磁钢或电磁铁。
在靶面上产生水平分量的磁场或垂直分量的磁场(例如对向靶)，由气体放电产生的电子被束缚在靶面附近的等离子区内的特定轨道内运转;受电场力和磁场力的复合作用，沿一定的跑道作旋轮转圈。
靶面磁场对荷电粒子具有约束作用，磁场愈强束缚的愈紧。
由于电磁场对电子的束缚和加速，电子在到达基片和阳极前，其运动的路径也大为延长，使局部Ar气的碰撞电离几率大大增加，氩离子Ar+在电场作用下加速，轰击作为阴极的靶材。
把靶材表面的分子、原子及离子及电子等溅射出来，提高了靶材的飞溅脱离率。
被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿着一定的方向射向基体，最后沉积在基体上成膜。
经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低,摆脱磁力线的束缚,最终落在基片、真空室内壁及靶电源阳极上。
工作气体电离几率的增加和靶材离化率的提高，使真空气体放电时内阻减小，故磁控靶发生溅射沉积时的工作电压较低(多数在4-600V之间)，有的工作电压略高(例如>700V)，有的工作电压较低(例如300V左右)。
磁控溅射发生时，其溅射工作电压主要降落在磁控靶的阴极位降区上。
由于磁控溅射沉积的膜层均匀、致密、针孔少，纯度高，附着力强，可以在低温、低损伤的条件下实现高速沉积各种材料薄膜，已经成为当今真空镀膜中的一种成熟技术与工业化的生产方式。
磁控溅射技术在科学研究与各行业工业化生产中得到了迅速发展和广泛应用。
总之，磁控溅射技术就是利用电磁场来控制真空腔体内气体“异常辉光放电”中离子、电子的运动轨迹及分布状况的溅射镀膜的工艺过程。
2、产生磁控溅射的三个条件磁控气体放电进而引起溅射，必须满足三个必要而充分的条件：(1)第一，具有合适的放电气体压强P：直流或脉冲中频磁控放电，大约在0. 1 Pa~10Pa 左右)，典型值为5×10-1Pa;射频磁控放电大约在10-1~10-2Pa。
hipims磁控溅射原理
hipims磁控溅射原理
hipims磁控溅射原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。
若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。
随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。
由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。
磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。
入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，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。
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2，磁控溅射定义
原来就是打 台球哦！！！
2，磁控溅射定义
2，磁控溅射定义
3，磁控溅射的物理原理
3.1 示意图
3，磁控溅射的物理原理
形成条件： 1，适当的真空条件 2，适量的工艺气体 3，一定的电势差 4，一定的磁场强度
思考题：如果电磁和磁场是平
行而非正交会发生什么样的情况？
4，磁控溅射具体应用和相关
1.3,真空区域的划分 低真空 中真空 高真空 1.01×105～1.33×103Pa 1.33×103～1.33×10-1Pa 1.33×10-1～1.33×10-6Pa
超高真空 1.33×10-6～1.33×10-10Pa 极高真空 < 1.3×10-10Pa
2，磁控溅射定义
2.1 原理? 在真空环境下，通过电压和磁场的共同作 用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击， 致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并 沉积在基件上形成薄膜。根据使用的电离电源 的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅 射。
磁控溅射原理基础知识介绍
2010-11-25
磁控溅射原理基础知识介绍
1，真空知识简介 2，磁控溅射定义 3，磁控溅射的物理原理 4，磁控溅射具体应用
1，真空知识简介1.1了解来自空真空：低于一个大气压的气体状态。
1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli) 首创著名的大气压实验，获得真空。 自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇 宙空间。
1，化学气象沉积（CVD） 2,光学镀膜 3，透明导电膜
4，磁控溅射具体应用和相关
N
磁场线
N S
N N S N S N N N N
N
刻蚀区 电子轨迹 靶材 N S 磁 轭 N
4，磁控溅射具体应用和相关
磁 场 均 匀 性 不 好
谢谢大家
人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。
1，真空知识简介
1.2,真空的度量单位 常用单位: 帕（Pa）、托（Torr）、毫巴（mbar）、 毫米汞柱（mmHg）、标准大气（atm） 换算关系: 1标准大气压=760mmHg=760Torr 1标准大气压=1.013×105Pa 1Torr=133.3Pa 1mbar=100Pa