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濺射

(應用技術)

鎖定
濺射(sputtering)是PVD薄膜製備技術的一種,主要分為直流濺射、交流濺射、反應濺射磁控濺射
中文名
濺射
外文名
sputtering
分    類
直流濺射、交流濺射、反應濺射磁控濺射
屬    性
PVD薄膜製備技術

目錄

濺射技術介紹

圖1 PVD薄膜製備技術:濺射 圖1 PVD薄膜製備技術:濺射
濺射(sputtering)是PVD薄膜製備技術的一種,主要分為四大類:直流濺射、交流濺射、反應濺射磁控濺射。原理如圖1:
原理:用帶電粒子轟擊靶材,加速的離子轟擊固體表面時,發生表面原子碰撞併發生能量和動量的轉移,使靶材原子從表面逸出並澱積在襯底材料上的過程。以荷能粒子(常用氣體正離子)轟擊某種材料的靶面,而使靶材表面的原子或分子從中逸出的現象,同時由於濺射過程含有動量的轉換,所以濺射出的粒子是有方向性的。
用途:利用它可使他種基體材料表面獲得金屬、合金或電介質薄膜。適用於製造薄膜集成電路、片式引線器件和半導體器件等用。
方法:濺射薄膜通常是在惰性氣體(如)的等離子體中製取。
特點:採用濺射工藝具有基體温度低,薄膜質純,組織均勻密實,牢固性重現性好等優點。

濺射應用

濺射鍍膜技術的應用
1. 製備薄膜磁頭的耐磨損氧化膜
硬盤磁頭進行讀寫操作時與硬盤表面產生滑動摩擦,為了減小摩擦力及提高磁頭壽命,磁頭正向薄膜化方向發展。
絕緣膜和保護膜(即AL 2 O 3 、SiO 2 氧化物薄膜)是薄膜磁頭主要構成成份。對薄膜磁頭的耐磨損膜的要求是耐衝擊性好,耐磨性好,有適當的可加工性以及加工變形小,通常採用反應濺射法制備該種薄膜。為了防止基片升温過高,濺射鍍膜過程中要對基片進行冷卻。
2. 製備硬質薄膜
廣泛使用的硬化膜是水溶液電鍍鉻。電鍍會使鋼發生氫脆,而且電鍍速度慢,造成環境污染。如果採用金屬Cr靶,在N 2 氣氛中進行非平衡磁控濺射鍍膜,可以在工件上鍍覆Cr、CrN X 等鍍層,代替水溶液電鍍用於旋轉軸和其它運動部件。
3. 製備切削刀具和模具的超硬膜
採用普通化學氣相沉積技術製備TiN、TiC等超硬鍍層,温度要在1000 ℃ 左右,這已經超過了高速鋼的回火温度,對於硬質合金來説還可能使鍍層晶粒長大。而採用對向靶濺射沉積單相TiN薄膜,濺射時間只需10~15min,基片温度不超過150 ℃,得到的 TiN薄膜硬度最高可達HV3800。利用非平衡磁控濺射法制備的TiN鍍膜,通過膜層硬度和臨界載荷實驗以及摩擦實驗,表明膜層硬度已經達到和超過其它離子鍍膜的效果。
4. 製備固體潤滑膜
固體潤滑膜如MoS 2 薄膜已成功應用於真空工業設備、原子能設備以及航空航天領域,對於工作在高温環境的機械設備也是畢不可少的。雖然MoS 2 可用化學反應鍍膜法制備,但濺射鍍膜發得到的MoS 2 薄膜緻密性好,膜基附着力大,添加Au(5wt%)的MoS 2 膜,其緻密性和附着性更好,摩擦係數更小。
5. 製備光學薄膜
濺射法是工業生成中製備光學薄膜的一種主要的工藝。長期以來,反應磁控濺射技術主要用於工具表面鍍制TiN 等超硬膜以及建築玻璃汽車玻璃透明導電膜等單層或簡單膜層。近年來,光通信,顯示技術等方面對光學薄膜的巨大需求,刺激了將該技術用於光學薄膜工業化 生產的研究。 [1] 
參考資料