Магнетронное распыление - это плазменная технология нанесения покрытий, при которой магнитоуправляемая плазма используется для выброса атомов из целевого материала, которые затем осаждаются на подложку, образуя тонкую пленку. Этот процесс особенно эффективен для создания металлических или изоляционных покрытий для оптических и электрических применений.
Краткое описание процесса:
- Создание плазмы: Инертный газ, обычно аргон, вводится в камеру, где массивы магнитов генерируют магнитное поле над материалом мишени. Прикладывается высокое напряжение, создающее плазму вблизи магнитного поля мишени. Эта плазма состоит из атомов газа аргона, ионов аргона и свободных электронов.
- Ионизация и напыление: Электроны в плазме сталкиваются с атомами аргона, образуя положительно заряженные ионы. Эти ионы притягиваются к отрицательно заряженной мишени, где они сталкиваются и выбрасывают атомы из материала мишени.
- Осаждение тонкой пленки: Выброшенные атомы из материала мишени оседают на поверхности подложки, образуя тонкую пленку.
Подробное объяснение:
- Установка для магнетронного напыления: Система обычно включает в себя камеру, заполненную инертным газом, обычно аргоном. Внутри этой камеры размещается материал-мишень, где стратегически расположены магниты для создания магнитного поля. Это поле имеет решающее значение, поскольку оно удерживает плазму вблизи поверхности мишени, повышая эффективность процесса напыления.
- Формирование плазмы: Когда подается высокое напряжение, оно ионизирует газ аргон, создавая плазму. Эта плазма богата ионами аргона и свободными электронами. Электроны под воздействием электрического поля быстро перемещаются и сталкиваются с атомами аргона, ионизируя их и создавая больше ионов аргона и вторичных электронов.
- Механизм напыления: Положительно заряженные ионы аргона под действием электрического поля ускоряются по направлению к отрицательно заряженному материалу мишени. При столкновении эти ионы выбивают атомы из мишени в процессе, известном как напыление. Энергия ударяющих ионов должна быть достаточной, чтобы преодолеть энергию связи атомов мишени.
- Осаждение пленки: Выброшенные атомы мишени движутся по траектории прямой видимости и конденсируются на поверхности близлежащей подложки. В результате осаждения образуется тонкая пленка, толщину и однородность которой можно контролировать, регулируя такие параметры напыления, как давление газа, напряжение и продолжительность процесса напыления.
Области применения и разновидности:
Магнетронное распыление универсально и может работать с использованием различных источников энергии, таких как постоянный ток (DC), переменный ток (AC) и радиочастота (RF). Конфигурация системы также может варьироваться, при этом распространенными являются системы "поточного" типа, в которых подложки движутся по конвейеру мимо мишени, и круговые системы для небольших приложений. Такая гибкость позволяет осаждать широкий спектр материалов и типов пленок, что делает систему подходящей для различных промышленных и исследовательских применений.
