真空鍍膜技術(shù)的基本原理

真空鍍膜技術(shù)的基本原理

真空鍍膜技術(shù)是氣相物理沉積的方法之一，也稱為真空鍍膜。在真空條件下，涂層材料被蒸發(fā)器加熱升華，蒸發(fā)的顆粒直接流向基底，在基底表面沉積一層固體薄膜。

基本原則:

真空鍍膜過程簡單來說就是電子在電場的作用下加速到襯底的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，大量的氬離子和電子被電離，電子飛向襯底。氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，中性的靶材原子(或分子)沉積在基底上形成薄膜。

然而，在實(shí)際的輝光放電DC濺射系統(tǒng)中，很難在小于1.3Pa的條件下維持自持放電，因?yàn)樵谶@種條件下沒有足夠的電離碰撞。因此，對于工作在小于1.3~2.7Pa氣壓下的濺射系統(tǒng)，改善電離碰撞尤為重要。改善電離碰撞的方法或者由附加的電子源提供，而不是由陰極發(fā)射的二次電子提供。使用高頻放電裝置或施加磁場來提高現(xiàn)有電子的電離效率。

事實(shí)上，真空鍍膜中的二次電子在加速飛向基片時(shí)，在磁場洛倫茲力的影響下，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域。該區(qū)域等離子體密度很高，二次電子在磁場的作用下圍繞靶面運(yùn)動(dòng)。電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長。在運(yùn)動(dòng)過程中，它們不斷與氬原子碰撞，電離出大量氬離子轟擊目標(biāo)。經(jīng)過多次碰撞，電子的能量逐漸降低，擺脫了磁力線的束縛，遠(yuǎn)離了目標(biāo)。

真空鍍膜是通過磁場約束來延長電子的運(yùn)動(dòng)路徑，改變電子的運(yùn)動(dòng)方向，提高工作氣體的電離率，有效利用電子的能量。電子的目的地不僅是襯底，還有真空室的內(nèi)壁和靶源的陽極，因?yàn)橐话阋r底與真空室和陽極處于同一電位。磁場和電場之間的相互作用(EXB漂移)使得單個(gè)電子軌跡在三維空間中螺旋運(yùn)動(dòng)，而不僅僅是圍繞目標(biāo)表面運(yùn)動(dòng)。