利用射频溅射法镀金属薄膜实验3利用射频溅射法镀金属薄膜实验时间：2010.10.12实验地点：福煤实验楼D405指导老师：吕晶老师【摘要】磁控溅射技术在薄膜制备领域广泛应用，通过射频溅射法镀金属薄膜实验可以进一步熟悉真空获得和测量，学会使用磁控镀膜技术，了解磁控镀膜的原理及方法和了解真空镀膜技术。【关键字】磁控溅射；薄膜制备；镀膜技术0简介溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层溅射镀膜最初出现的是简单的直流二极溅射，它的优点是装置简单，但是直流二极溅射沉积速率低。在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和辅助阳极，就构成直流三极溅射。增加的热阴极和辅助阳极产生的热电子增强了溅射气体原子的电离，这样使溅射即使在低气压下也能进行；另外，还可降低溅射电压，使溅射在低气压，低电压状态下进行;同时放电电流也增大，并可独立控制，不受电压影响。在热阴极的前面增加一个电极（栅网状），构成四极溅射装置，可使放电趋于稳定，但是这些装置难以获得浓度较高的等离子体区，沉积速度较低，因而未获得广泛的工业应用磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为目前镀膜工业主要方法之一。直流溅射和射频溅射是很早就开始应用的溅射技术，在二极溅射系统中已经被采用，直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅射和反应溅射镀膜中，其工艺设备简单，有较高的溅射速率。而对陶瓷等介质材料靶，则只能采用射频磁控溅射方法沉积薄膜，射频磁控溅射方法能对任何材料包括各种导体、半导体和绝缘介质进行溅射镀膜。1实验目的①熟悉真空获得的操作过程和方法；②了解磁控溅射镀膜的原理及方法；③学会使用磁控溅射镀膜技术。2实验设备JCP-350磁控溅射/真空镀膜机（ZDF-5227B真空计；TDZM-II气体质量流量计；SY型500W射频功率源；SP-II型射频匹配器；JCP-350磁控溅射）；氩气瓶；基片；擦镜纸3实验原理3.1磁控溅射镀膜法的概念磁控溅射技术是20世纪70年代发展起来的一种新型溅射技术，目前磁控溅射法已在电学膜、光学膜和塑料金属化等领域得到广泛应用，主要用于电子工业、磁性材料及记录介质、近代物理实验20070502301利用射频溅射法镀金属薄膜光学及光导通讯等，具有高速、低温、低损伤等优点。高速是指沉积速率快；低温和低损伤是指基片的温升低，损伤小。因此磁控溅射法又叫高速低温溅射法。磁控溅射工艺主要用于透明塑料的背面装饰上，也可用于制作透明导电薄膜3.2磁控溅射法的种类按磁控溅射中使用的离子源不同，磁控溅射方法有以下几种：①直流反应磁控溅射；②脉冲磁控溅射；③射频磁控溅射；④微波—ECR等离子体增强磁控溅射；⑤交流反应磁控溅射等。磁控溅射法常用的镀膜材料有铬、铬合金、镍合金、黄铜、青铜等。常用的底涂料有聚氨酷、紫外线固化涂料。外涂料有丙烯酸类、氨基甲酸酯类。3.3磁控溅射镀膜的工作原理磁控溅射法是在10-3Pa左右的真空中充人惰性气体，并在基片(阳极)和金属靶材(阴极)之间加上高压直流电，由于辉光放电产生的电子激发惰性气体，产生等离子体。等离子体将金属靶材的原子击出，沉积在基片上(如图2-3-1所示)。常用的惰性气体为氩气。图2-3-1磁控溅射镀膜示意图图2-3-2磁控溅射镀膜原理图其原理如图2-3-2所示。在真空室内充以0.1Pa的惰性气体氩气，由于高压直流电的作用在阳极(基片)和阴极靶材之间形成一定强度的静电场E。氩气在静电场正的作用下，电离并产生高能的氩离子Ar+和二次电子。高能的Ar+在电场正的作用下朝着阴极靶的方向加速飞去，并以高能量轰击靶表面，使靶材表面发生溅射。被溅射出来的粒子通过等离子体(放电中的电场)中到达阳极表面，使放置在阳极表面的基片表面形成很薄的一层镀膜。在溅射过程中，由于磁场力的作用，一方面在阴极靶的周围，形成一个高密度的辉光等离子区，在该区域电离出大量的Ar+来轰击靶的表面，溅射出大量的金属粒子向工...
