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寶來利磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)對(duì)薄膜的影響
磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)對(duì)薄膜的性能有著決定性的影響。這些參數(shù)包括濺射氣壓、濺射功率、靶基距、基底溫度、偏置電壓、濺射氣體等。通過精確控制這些參數(shù)，可以優(yōu)化薄膜的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。
濺射氣壓
1. 對(duì)薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響：氣壓過高時(shí)，氣體電離程度提高，但濺射原子在到達(dá)襯底前的碰撞次數(shù)增多，損失大量能量，導(dǎo)致到達(dá)襯底后遷移能力受限，結(jié)晶質(zhì)量變差，薄膜可能呈現(xiàn)出非晶態(tài)或結(jié)晶不完整的狀態(tài)；氣壓過低時(shí)，氣體電離困難，難以發(fā)生濺射起輝效果，沉積速率極低，無法形成連續(xù)的薄膜。適中的濺射氣壓能保證濺射粒子有足夠的能量到達(dá)襯底并進(jìn)行良好的結(jié)晶，使薄膜具有較好的結(jié)晶質(zhì)量。
2. 對(duì)薄膜表面粗糙度的影響：合適的濺射氣壓下，濺射原子能夠均勻地沉積在襯底上，形成較為光滑的薄膜表面。如果氣壓過高或過低，都會(huì)破壞這種均勻性，導(dǎo)致薄膜表面粗糙度增加。例如，氣壓過高時(shí)，大量的濺射原子在碰撞后以不均勻的方式到達(dá)襯底，會(huì)使表面粗糙度增大。
3. 對(duì)薄膜致密度的影響：氣壓較低時(shí)，濺射原子的平均自由程較長(zhǎng)，到達(dá)襯底時(shí)能量較高，能夠更好地填充薄膜中的孔隙，使薄膜致密度增加；而氣壓過高時(shí)，濺射原子的能量損失較大，無法有效地填充孔隙，導(dǎo)致薄膜致密度降低。
濺射功率
1. 對(duì)沉積速率的影響：濺射功率增加，靶材表面受到的氬離子轟擊能量增強(qiáng)，濺射產(chǎn)額提高，從而使沉積速率加快。但當(dāng)濺射功率過高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致靶材表面過熱，甚至出現(xiàn)靶材“中毒”現(xiàn)象，反而會(huì)影響沉積速率的穩(wěn)定性。
2. 對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響：低濺射功率下，濺射原子到達(dá)襯底的能量較低，原子的遷移能力較弱，薄膜的晶粒尺寸較小，可能形成多晶或非晶結(jié)構(gòu)；高濺射功率下，原子的能量較高，原子的遷移和擴(kuò)散能力增強(qiáng)，有利于晶粒的生長(zhǎng)和結(jié)晶，薄膜可能呈現(xiàn)出較大的晶粒尺寸和較好的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
3. 對(duì)薄膜應(yīng)力的影響：濺射功率的變化會(huì)改變薄膜的生長(zhǎng)速率和微觀結(jié)構(gòu)，從而影響薄膜中的應(yīng)力狀態(tài)。一般來說，高濺射功率下沉積的薄膜應(yīng)力較大，這是因?yàn)榭焖俚某练e過程中，薄膜中的原子來不及充分調(diào)整位置，導(dǎo)致應(yīng)力積累。
靶基距
1. 對(duì)沉積速率的影響：靶基距過大，濺射原子在飛行過程中與氣體分子的碰撞次數(shù)增多，能量損失嚴(yán)重，到達(dá)襯底的濺射原子數(shù)量減少，沉積速率降低；靶基距過小，雖然濺射原子的能量損失較小，但由于濺射原子的分布過于集中，也會(huì)影響沉積速率的均勻性。
2. 對(duì)薄膜均勻性的影響：合適的靶基距能夠使濺射原子在襯底上均勻分布，從而形成均勻的薄膜。如果靶基距不均勻或不合適，會(huì)導(dǎo)致薄膜在不同位置的厚度和性能出現(xiàn)差異，影響薄膜的整體質(zhì)量。
襯底溫度
1. 對(duì)薄膜結(jié)晶性的影響：襯底溫度較低時(shí)，濺射原子在襯底表面的擴(kuò)散能力較弱，原子來不及進(jìn)行有序排列，薄膜容易形成無定形結(jié)構(gòu)；隨著襯底溫度的升高，原子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，薄膜的結(jié)晶性提高，晶粒尺寸增大，結(jié)晶更加完整。
2. 對(duì)薄膜附著力的影響：適當(dāng)提高襯底溫度，能夠增強(qiáng)薄膜與襯底之間的附著力。這是因?yàn)楦邷叵?，薄膜和襯底之間的界面處原子的相互擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，形成了更牢固的結(jié)合。但如果襯底溫度過高，可能會(huì)導(dǎo)致襯底和薄膜的熱膨脹系數(shù)差異增大，產(chǎn)生熱應(yīng)力，反而會(huì)降低附著力。
偏置電壓（若有）
1. 對(duì)薄膜質(zhì)量的影響：在襯底上施加適當(dāng)?shù)钠秒妷?，能夠使濺射出來的離子獲得動(dòng)能，加速飛向襯底并對(duì)襯底進(jìn)行轟擊，去除襯底表面結(jié)合不牢固的原子，留下結(jié)合緊密、缺陷少的薄膜原子，從而提高成膜質(zhì)量。同時(shí)，偏置電壓還能吸引一部分氬離子，對(duì)襯底表面雜質(zhì)進(jìn)行清潔，進(jìn)一步提高薄膜質(zhì)量。
2. 對(duì)薄膜孔隙率的影響：偏置電壓使沉積離子的能量提高，離子的遷移率增加，能夠打入襯底表面，減少薄膜的孔隙率，提高薄膜的致密度，使薄膜的性能更加優(yōu)異。但偏置電壓過高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的反濺射現(xiàn)象，降低濺射速率，使薄膜內(nèi)部產(chǎn)生缺陷。
濺射氣體
1. 對(duì)薄膜成分的影響：濺射氣體的種類和流量會(huì)影響濺射過程中靶材原子與氣體分子的反應(yīng)，從而改變薄膜的成分。例如，在濺射金屬靶材時(shí)，如果通入氧氣等反應(yīng)性氣體，可能會(huì)在薄膜中形成金屬氧化物；如果通入氮?dú)猓瑒t可能形成金屬氮化物。
2. 對(duì)薄膜性能的影響：濺射氣體的壓力和流量還會(huì)影響濺射原子的能量和數(shù)量，進(jìn)而影響薄膜的性能。例如，氣體流量過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致濺射原子的能量降低，影響薄膜的結(jié)晶性和致密度；氣體流量過小時(shí)，可能會(huì)使濺射過程不穩(wěn)定，影響薄膜的均勻性。
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