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磁控溅射技术的工艺历史发展

2022.2.22

  1852年,格洛夫发现了阴极溅射,由于该方法要求工作气压高、基体温升高和沉积速率低等,阴极溅射在生产中并没有得到广泛的应用。20世纪三十年代,J.Chapin发明了平衡磁控溅射,使高速、低温溅射成为现实,磁控溅射真正意义上发展起来。

  上世纪五十年代Schneider等采用离化溅射和平衡磁控溅射制备氧化铝薄膜,当增加偏压后,薄膜硬度是未加偏压的2倍。

  1981年Maniv等在基底和靶之间设置栅板,使反应气体和Ar气分隔两侧,极大地改善了迟滞。

  上世纪九十年代,中国的牟宗信等采用非平衡磁控溅射技术在AZ31镁合金基底上制备氮化硅薄膜,试样表现出良好的耐腐蚀性能。

  2008年Berg等通过建立模型分析发现,控制参数为反应气体时,将靶材溅射面积控制到一定数值以下,迟滞现象就会消失。

  2012年龚秋雨等采用中频磁控溅射技术,制作了W、Al共掺杂含氢非晶碳薄膜。中频磁控溅射与直流磁控溅射的区别是将直流磁控溅射电源改为交流中频电源,溅射电源的频率范围处于10~80kHz范围。

  2013年,Jie Xiong等实验发现,中频交流磁控溅射相对于传统的磁控溅射技术而言,它能为高绝缘材料提供稳定、无电弧、高沉积速率的镀膜环境,这为薄膜的大批生产提供了潜在的商机。同时发现,脉冲磁控溅射采用矩形波电压的脉冲电源代替传统直流电源进行磁控溅射沉积,溅射沉积率可以大幅度提高,而且沉积温度也比较低。

  2015年F.Lisco等通过一种“光伏太阳能”溅射系统使用脉冲直流磁控溅射沉积Cds薄膜。

  2016年H.Y.Dai等探究了采用不同功率的脉冲非平衡磁控溅射沉积非晶碳薄膜性能的影响,发现薄膜硬度在功率100~180W 之间增大,但在180 ~220W 之间减小。

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