磁控溅射的原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

磁控溅射就是在真空中，用电场和磁场的帮助，把一种材料的小颗粒从靶材上“射”到基底上，形成一层薄薄的涂层。这个方法既高效又能控制涂层的质量。
1. 基本原理：
- 首先，你得有一个真空室，因为磁控溅射是在真空环境下进行的。
- 然后，你把要涂层的材料（称为靶材）和要涂上材料的物体（称为基底）放进去。
- 接下来，你在真空室里加入一些惰性气体，比如氩气。
2. 产生等离子体：
- 当你在真空室里通电，氩气就会变成等离子体，这就是一群带电的粒子。
- 这些带电的粒子会被电场加速，猛烈撞击靶材。
3. 溅射过程：
- 这些高速的粒子撞击靶材，就会把靶材表面的一些小颗粒打飞出来。
- 这些被打飞的小颗粒，就会飘到基底上，慢慢在上面积累，形成一层薄薄的涂层。
4. 磁场的作用：
- 这里“磁控”的意思是，用一个磁场来控制那些带电粒子的运动路径。
- 磁场可以让这些粒子更有效地轰击靶材，提高溅射效率，也让涂层更均匀。

Answer 2

在正负电极间外加电压的作用下，电极间的气体原子将被电离。电离过程使部分Ar原子电离成为Ar+离子和电子，电子受电场加速向阳极运动，带正电荷的Ar+离子在电场作用下加速向作为阴极靶运动，并在与靶材表面撞击过程中释放出相应的能量。具有一定能量离子撞击靶材的结果之一是靶材表面原子获得一定的能量，并离开靶材表面，向衬底运动。在上述溅射的过程中，还伴随有其他粒子，包括二次电子等从阴极的发射过程。
这个是气体放电现象，电压一般在上千伏。但是磁控溅射不同，
磁控溅射时，靶材表面有磁场，可将电子束缚在靶材周围，不至于丢失，形成自维持放电现象，电压自然降低到几百伏特。在自维持放电过程中，大部分氩气的电离是由自由电子轰击后造成的。
e- + Ar →Ar+ + 2e-