实验名称：磁控溅射制备金属薄膜.doc

实验名称:磁控溅射制备金属薄膜一、;;;。二、实验原理磁控溅射属于辉光放电范畴,利用阴极溅射原理进行镀膜。膜层粒子来源于辉光放电中,氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用。氩离子将靶材原子溅射下来后,沉积到元件表面形成所需膜层。磁控溅射的工作原理如图,电子在电场E的作用下,在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar+和新的电子(二次电子);新电子飞向基片,Ar+在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移,简称E×B漂移,其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场,则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,它们的运动路径不仅很长,而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,并且在该区域中电离出大量的Ar+来轰击靶材,从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加,二次电子的能量消耗殆尽,逐渐远离靶表面,并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低,传递给基片的能量很小,致使基片温升较低。图1工作原理图磁控溅射是一种常用的成膜方法,主要特点是:1、可以在低温下实现薄膜的沉积;2、膜厚可控性和重复性好;3、薄膜与基片的附着力强;4、膜层纯度高;5、可以制备特殊材料的薄膜,可溅射几乎所有的无机固体材料,不受熔点的限制;6、使用不同材料同时溅射或者采用反应溅射方法可以制备组分均匀的混合膜、化合膜。缺点:成膜速度比蒸发镀膜低、基片温升高、易受杂质气体影响、装置结构复杂。按照电压信号及是否通反应气体分类,磁控溅射可分为以下三类::溅射导电性良好的材料,如金属。:溅射导电性能较差的材料,如氧化物或有机物等。射频放电可在5~30MHz频率范围内进行。为避免对通信的干扰,:在溅射过程中,通过引入其它气体(如氧气、氮气等),实现靶材物质与气体之间化学反应,制备所需的薄膜。如射频溅射ZnO的过程中,通入氧气,使氧气与可能出现的Zn原子发生反应,形成ZnO,以提高ZnO薄膜的纯度。三、实验仪器及材料1、仪器:DE-500型多功能真空镀膜机设备照片:图2DE-500设备照片主要技术指标:该系统有两个真空腔室,采用机械手送样,换样时不破坏主真空室真空;配置3个2英寸强磁靶枪和1个热蒸发源,可实现磁控溅射镀膜和热蒸发镀膜;配备两台500W直流电源,一台300W射频电源;热蒸发最高温度可到达1500摄氏度;样品室退火温度可达1000摄氏度;主真空室的极限真空可达到5*10-8Torr,预真空室的真空度可达到6*10-6Torr;整机采用计算机+PLC全自动控制方式,实现智能化操作。2、实验基片:玻璃片3、实验靶材:Al靶四、:***、去离子水超声清洗,检查基片表面是否清洁,达到要求后采用酒精脱水,烘干。:将清洗好的基片安装到基片架上。、开冷却水、开气瓶。检查压缩空气及气瓶是否在合适压力(压缩空气:>;氮气:40-50psi;氩气:5-8psi)。检查冷却水温度是否在20±2℃范围内。4.