三種常見的薄膜材料PVD技術(shù)

引言：PVD技術(shù)表示在真空條件下，采用物理方法，將材料源——固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體（或等離子體）過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。主要方法有，真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。發(fā)展到目前，其不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導(dǎo)體、聚合物膜等。

本文為大家介紹三種常見的沉積薄膜的方法，包括：真空蒸鍍（vacuum evaporation），磁控濺射（magnetron sputtering），電弧離子鍍（arc ion plating/deposition），三種方法均屬于PVD。
1、真空蒸鍍




原理：真空蒸鍍的原理極為簡單，可以簡單解釋為，在真空室內(nèi)通過加熱使材料靶材蒸發(fā)，形成蒸汽流，同時保證待鍍件較低的溫度，使得靶材在待鍍件表面凝固。

優(yōu)缺點：優(yōu)點是真空蒸鍍無論是從原理上還是從方法上都比較簡單。而其主要缺點是，靶材對于鍍件幾乎沒有沖擊，薄膜與基片（待鍍件）的結(jié)合不是十分緊密，此外其鍍膜速度較低，繞射性差（對基片的背面以及側(cè)面的沉積能力），此方法只適合制備低熔點材料薄膜。

2、磁控濺射





原理：磁控濺射是在真空室內(nèi)加入正交（有例外）的電磁場，空間中的電子在電磁場的作用下不斷做螺旋線運(yùn)動，電子運(yùn)動撞擊空間中稀有氣體粒子（一般氮?dú)?、氬氣），使其離化，離化了的粒子又會產(chǎn)生運(yùn)動著的電子，繼續(xù)撞擊其他稀有氣體粒子，于是電子越來越多，形成電子云環(huán)繞在陽離子周圍，構(gòu)成等離子體，陽離子在電場力的作用下作用下轟擊靶材（靶材接負(fù)壓），濺射出靶材離子，在基片上沉積。

優(yōu)缺點：先說優(yōu)點，與磁控濺射蒸鍍相比磁控濺射的沉積速率有所上升，沉積薄膜的致密度有所加強(qiáng)，既可以沉積導(dǎo)體，半導(dǎo)體，亦可以絕緣體。缺點是，離化率較低，基片轟擊不夠強(qiáng)。

3、電弧離子鍍



原理：實現(xiàn)電弧離子鍍的第一步是引弧，其原理與電焊時的引弧類似。引起的弧斑在靶材上運(yùn)動（可以通過磁場進(jìn)行控制），利用電弧的高溫和高壓使靶材產(chǎn)生離化的氣體，并在電場力的作用下轟擊基片。

優(yōu)缺點：優(yōu)點是離化率高，沉積速率大，轟擊劇烈，膜層致密與基片結(jié)合好。缺點是由于電弧處的高溫以及離化粒子的撞擊，電弧離子鍍極易產(chǎn)生一些大顆粒，這嚴(yán)重影響鍍膜質(zhì)量。
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