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专业: 凝聚态物性 II ：电子结构

[交流] -磁控溅射镀膜技术原理已有2人参与

真空电镀--磁控溅射镀膜技术：
一、磁控溅射镀膜－溅射原理：

1.使chamber达到真空条件，一般控制在(2~5)E-5torr

2.chamber内通入Ar（氩气），并启动DC power

3.Ar发生电离：Ar ® Ar+ ＋ e-

4.在电场作用下，electrons（电子）会加速飞向anode（阳极）

5.在电场作用下，Ar+会加速飞向阴极的target（靶材），target粒子及二次电子被击出，前者到达substrate（基片）表面进行薄膜成长，后者被加速至阴极途中促成更多的电离。

6.垂直方向分布的磁力线将电子约束在靶材表面附近，延长其在等离子体中的运动轨迹，提高它参与气体分子碰撞和电离过程的几率的作用。

二、相对蒸发镀，磁控溅射有如下的特点：

1．膜厚可控性和重复性好

2.薄膜与基片的附着力强

3.可以制备绝大多数材料的薄膜，包括合金，化合物等

4.膜层纯度高，致密

5.沉积速率低，设备也更复杂

三、磁控溅射镀膜按照电源类型可分为：直流溅射、中频溅射、射频溅射：

不同溅射方式的比较：

四、反应溅射：

1.在溅射镀膜时，有意识地将某种反应性气体如氮气，氧气等引入溅射室并达到一定分压，即可以改变或者控制沉积特性，从而获得不同于靶材的新物质薄膜，2.如各种金属氧化物、氮化物、碳化物及绝缘介质等薄膜。

3.直流反应溅射存在靶中毒，阳极消失问题，上个世纪80年代出现的直流脉冲或中频孪生溅射，使反应溅射可以大规模的工业应用。

4.反应磁控溅射所用的靶材料（单位素靶或多元素靶）和反应气体（氧、氮、碳氢化合物等）通常很容易获得很高的纯度，因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。

5.反应磁控溅射中调节沉积工艺参数，可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜，从而达到通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性的目的。

6.反应磁控溅射沉积过程中基板温度一般不会有很大的升高，而且成膜过程通常也并不要求对基板进行很高温度的加热，因而对基板材料的限制较少。

7.反应磁控溅射适合于制备大面积均匀薄膜，并能实现对镀膜的大规模工业化生产。

五、反应溅射的应用：

1.现代工业的发展需要应用到越来越多的化合物薄膜。

2.如光学工业中使用的TiO2、SiO2和TaO5等硬质膜。

3．电子工业中使用的ITO透明导电膜，SiO2、Si2N4和Al2O3等钝化膜、隔离膜、绝缘膜。

4.建筑玻璃上使用的ZNO、SnO2、TiO2、SiO2等介质膜

六、真空系统的基本知识

真空的定义：压力低于一个大气压的任何气态空间，采用真空度来表示真空的高低。

真空单位换算：1大气压≈1.0×105帕=760mmHg（汞柱）=760托

1托=133.3pa=1mmHg

1bar=100kpa

1mbar=100pa

1bar=1000mbar

TCO玻璃=Transparent Conductive Oxide 镀有透明导电氧化物的玻璃

TCO材料：

SnO2:F(FTO fluorine doped tin oxide氟掺杂氧化锡)

ZnO:Al(AZO aluminum doped zinc oxide铝掺杂氧化锌)

In2O3:Sn(ITO indium tin oxide 氧化铟锡)

七、TCO薄膜的制备工艺

1. 薄膜的性质是由制备工艺决定的，改进制备工艺的努力方向是使制成的薄膜电阻率低、透射率高且表面形貌好，薄膜生长温度低，与基板附着性好，能大面积均匀制膜且制膜成本低。

2.主要生产工艺：镀膜过程中有气压、基片温度、靶材功率、镀膜速度；刻蚀过程中有HCl浓度、刻蚀速度、刻蚀温度。

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