磁控溅射法制备薄膜材料综述

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1、磁控溅射法制备薄膜材料综述摘要薄膜材料的厚度是从纳米级到微米级，具有尺寸效应，在国防、通讯、航空、航天、电子工业等领域有着广泛应用，其有多种制造方法，目前使用较多的是溅射法，其中磁控溅射的应用较为广泛。本文主要介绍了磁控溅射法的原理、特点，以及制备过程中基片温度、溅射功率、溅射气压和溅射时间等工艺条件对所制备薄膜性能的影响。关键字磁控溅射；原理；工艺条件；影响BriefIntroductiontoThinFilmsbyMagnetronSputteringAbstract:Thethicknessofthinfilmsisfromthenanotothemicr

2、onlevel.Withitssizeeffect，thefilmsarewidelyusedinthedefense，telecommunication,aviation，aerospace，electronicsandotherfields.ltcanbepreparedbymanyways，ofwhichthesputteringisusedmostly.Andmagnetronsputteringispopular.Theprincipleandcharacteristicsofmagnetronsputtering，andhowsubstratetem

3、perature，sputteringpower,sputteringpressureandsputteringtimeinfluencethethepropertiesofthefilmsduringthepreparingprocessareintroducedinthispaper.KeyWords:magnetronsputtering;principles;conditions;Influence1引言薄膜是指尺度在某个一维方向远远小于其他二维方向，厚度可从纳米级到微米级的材料，由于薄膜的尺度效应，它表现出与块体材料不同的物理性质，冇广泛应用。薄膜的制

4、备大致可分为物理方法和化学方法两大类m。物理方法主要包括各种不同加热方式的蒸发，溅射法等，化学方法则包括各种化学气相沉积(CVD)、溶胶-凝胶法(sol-gel)等。溅射沉积法由于速率快、均一性好、与基片附着力强、比较容易控制化学剂量比及膜厚等优点，成为制备薄膜的重要手段。溅射法根据激发溅射离子和沉积薄膜方式的不同又分直流溅射、离子溅射、射频溅射和磁控溅射，0前多用后两种。本文主要介绍磁控溅射制备薄膜材料的原理及影响因素。2磁控溅射法2.1磁控溅射基本原理磁控溅射是20世纪70年代迅速发展起来的一种高速溅射技术。对许多材料，利用磁控溅射的方式溅射速率达到了电子术

5、蒸发的水平，而且在溅射金属时还可避免二次电子轰击而使基板保持冷态，这对使用怕受温度影响的材料作为薄膜沉积的棊板具有重要意义。磁控溅射W是在磁场控制下的产生辉光放电，在溅射室内加上与电场垂直的正交磁场，以磁场来改变电子的运动方向，电子的运动被限制在一定空间內，增加丫同工作气体分子的碰撞几率，提高了电子的电离效率。电子经过多次碰撞后,丧失丫能量成为“最终电子”进入弱电场区，最后到达阳极时己经是低能电子，不再会使基片过热。被溅射的原子到达衬底表面之后，经过吸附、凝结、表面扩散迁移、碰撞结合形成稳定品核，品粒长大后互相联结聚集，最后形成连续状薄膜。2.2磁控溅射的特点磁

6、控溅射法理论上可溅射任何物质镀制相应的薄膜，可以方便地制备各种单质和复合纳米薄膜材料，包括无机和有机材料的复合薄膜，因此是适用性较广的物理沉积纳米复合薄膜的方法。该方法在磁场的控制下工作，有着显著的优点1）由于电磁场的作用，电子与放电气体的碰撞几率增高，气体的离化率从而增大，使低气压溅射成为可能。而且在电磁场的作用下，二次电子在靶表面作旋轮运动，只有能量耗尽后才脱离靶表面，使得棊片损伤小、温度升高幅度低。2）高密度的等离子体被电磁场束缚在靶面附近，不仅提高了电离效率，使工作气压大大降低，而且有利于正离子有效的轰击靶面，使沉积速率有效提高。3）由于工作气压低，所以

7、减少了工作气体对被溅射出的粒子的散射作用，有利于沉积速率的提高，并可增加膜层与棊片的附着力。3、影响薄膜性能的薄膜材料的组成、性能、工艺条件等参量的变化都对薄膜的特性冇显著影响,因此可以在较大的自由度上进行人为地控制纳米薄膜的特性的形成，获得满足需要的材料。为了使制备的薄膜付诸应用，必须精确控制薄膜的物理和化学性质。使用磁控溅射制备薄膜的过程中，等离子体中的荷能粒子的运动直接影响薄膜的生长，而荷能粒子受溅射参数所控制。3.1基片及靶材种类对薄膜性能的影响基片是薄膜生长的载体，选取适合的基片是制备薄膜的必要条件141。基片的选取需考虑的因素冇：1）基片直接影响生长

8、薄膜的类型，若制备单晶则