平面磁控溅射薄膜厚度均匀性的研究概述

在平面磁控溅射镀膜系统中,薄膜厚度均匀性作为衡量薄膜质量和成膜系统性能的一项重要指标,得到了国内外学者们的广泛研究。本文以膜厚分布的理论模型为出发点,从工艺条件及模型参数两个方面,对靶与基片的位置关系、基片的运动方式、靶材的形状、溅射功率、工作气压、工作模式等各种影响以及改善薄膜厚度均匀性的因素进行了系统的归纳和陈述。最后对平面磁控溅射镀膜系统膜厚分布的研究进展进行总结并提出了展望。     

磁控溅射镀膜膜厚均匀性设计方法

镀膜工艺中的薄膜厚度均匀性问题是实际生产中十分关注的。本文在现有的理论基础之上,对溅射镀膜的综合设计方法进行了初步的建立和研究,系统的建立可以采用"整体到部分,再到整体"这一动态设计理念,不断完善设计方法,并将设计方法分为镀膜设备工程设计、镀膜工艺设计和计算机数值仿真三大部分。镀膜设备工程设计、镀膜工艺设计及二者的数值仿真这三者之间是相辅相成的,镀膜设备工程设计决定镀膜工艺过程的实现,镀膜工艺促进镀膜设备的升级,而高性能的计算机仿真设计给两者的设计提供了强有力的支持。     

磁控溅射膜厚均匀性与靶-基距关系的研究

从理论上分析了平面磁控溅射靶沉积薄膜的厚度均匀性.根据磁控溅射阴极靶刻蚀的实际测量数据,建立了靶的刻蚀速率方程,以此为依据,对膜厚均匀性的有关公式进行了讨论.采用计算机计算了基片处于不同靶-基距时,膜厚均匀性的分布.研究结果表明,随着靶基距的增加,膜厚均匀性逐渐变好.在同样的靶基距下,沿靶长度方向的均匀性明显优于宽度方向.最后,通过实验证实了上述结论.     

镀膜玻璃膜层均匀性探讨（续）边缘效应对膜层均匀性的影响

本文就边缘效应对膜层的横向均匀性影响提出自己的看法，并通过一定的数学模型进行解析分析，其结果与实测结果有较好的一致性。     

阴极电泳涂装膜层厚度及均匀性影响因素分析

本文分析了电压、电泳温度、时间、PH值等因素对电泳涂装膜层厚度及均匀性的影响,说明了严格控制影响因素对保证电泳涂装质量的重要作用。     

镀膜玻璃膜层均匀性探讨（续）

本文就边缘效应对膜层的横向均匀性影响提出自己的看法，并通过一定的数学模型进行解析分析，其结果与实测结果有较好的一致性     

小圆平面靶磁控溅射镀膜均匀性研究

本文从圆平面靶磁控溅射的原理出发,针对圆形平面靶面积小于基片面积的特点进行分析,建立膜厚分布的数学模型,并利用计算机进行模拟计算,目的在于探寻平面靶材面积小于基片面积时影响膜厚均匀性的因素。模拟计算的结果表明:基片偏心自转时,靶基距和偏心距对膜厚分布均有影响。偏心距一定时,随着靶基距的增大,薄膜厚度变小,膜厚均匀性有提高的趋势;靶基距一定时,随着偏心距的增大,膜厚均匀性先变好后变差。当基片自转复合公转时,随着转速比的增大,膜厚均匀性逐渐变好,转速比增大到一定程度后,它对膜厚均匀性的影响逐渐变小。圆形平面靶的刻蚀环范围的变化对薄膜的均匀性有一定的影响。这些理论为小圆平面磁控溅射系统的设计和实际应用提供了理论依据。     

小圆形平面靶倾斜磁控溅射镀膜均匀性研究

基于小圆形平面靶倾斜磁控溅射的实际情况,针对靶材环形刻蚀槽与水平工件台存在夹角的特点,建立数学模型.利用MATLAB软件进行模拟仿真,研究靶材与工件台正对且高度固定时,不同夹角对膜厚分布的影响.我们发现在工件台相对靶材的水平距离上,膜厚先增加后降低.当靶材夹角适当时,在工件台固定的区域范围内,薄膜沉积速率的变化近似直线...     

磁控溅射制备紧固件防咬死涂层的厚度均匀性研究

为了研究磁约束聚变装置支撑装置紧固件的螺母和螺栓表面防咬死涂层的均匀性,利用磁控溅射技术在管形器件的内表面和外表面制备了铜膜,应用台阶仪进行薄膜厚度测试.采用矩形铜板作为磁控溅射靶,采用单自转和公转加自转两种方式进行沉积,分析了铜膜在管形器件的内表面和外表面的膜厚分布规律.结果表明:无论螺母还是螺栓,公转加自转相对于单...     

椭球反射镜膜厚均匀性

本文分析了椭球反射镜膜层厚度均匀性对反射率的影响,从理论上得到膜厚计算公式。根据计算的膜厚分布设计了遮蔽板,获得较好的反射特性。     

射频等离子体增强非平衡磁控溅射沉积技术

介绍了射频电感耦合等离子体增强非平衡磁控溅射沉积技术的原理、实验性能。并用该技术在Si基片上沉积了Cu膜，研究了所成膜的结构、表面形貌及膜成分等，分析结果表明在该条件下沉积的Cu膜致密，晶粒尺度大约在100～1000nm，膜基界面比较紧密，没有明显的空洞，并且膜呈（111）织构。最后简要介绍了该技术应用的前景。     

磁控溅射硅钼薄膜的抗氧化性能研究

用射频磁控溅射法在单晶Si基体上制备了硅钼薄膜,对薄膜进行真空退火处理以及高温氧化实验,借助SEM和X射线衍射仪(XRD)等仪器对退火前后的薄膜以及高温氧化后的薄膜进行了分析。结果表明沉积态的硅钼薄膜为非晶态,高温真空退火使薄膜由非晶态转变为晶态,致密的复合氧化物是硅钼薄膜具有良好的抗氧化性能的主要原因。     

反应磁控溅射沉积氧化铜薄膜及其电化学性能研究

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,采用射频磁控溅射法在不同温度的不锈钢基片上制备了氧化铜薄膜电极.采用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的组成和形貌进行了表征分析.电化学测试表明,在基片温度为室温条件下沉积得到的薄膜电极比300℃基片温度沉积得到的薄膜电极首次放电容量高,达到785μAh/(cm2·μm),但循环100次后后者放电容量较高.用交流阻抗法测得锂离子在氧化铜薄膜中的扩散系数为2.46×10-15cm2/s.     

PZT thin film preparation by pulsed DC magnetron sputtering

Pulsed DC magnetron sputtering was used in this study to prepare lead zirconate titanate (Pb(Zr_xTi_1−x)O₃, PZT) thin films. A single metallic target was used for the deposition onto a Pt/Ti/SiO₂/Si substrate and parameters such as: pulse frequency, duty cycle, O₂/Ar flow ratio controlled so as to analyze the effect of the parameters on thin film deposition rate, crystalline structure and morphology. After the deposition, the thin film was annealed in a rapid thermal annealing (RTA) furnace. The experimental results showed that, when the pulse frequency was in the range of 10 kHz-100 kHz, along with the lowering of frequency and the oxygen argon flow rate ratio, the deposition rate gradually increased and the formation of PZT thin film perovskite phase was enhanced; however, if the oxygen argon flow rate ratio was too high, it caused the PZT thin film to generate a pyrochlore phase. However, when the duty cycle was in the range of 95%-75%, the highest deposition rate and better perovskite phase could be obtained in the range of 75%-80%.     

直流反应溅射TiO2薄膜的制备及其性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用XRD、Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光透射谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2 V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升迟豫时间约为3 s,稳定光电流可达到2.1 mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

HTSC thin film growth by inverted cylindrical magnetron sputtering

Inverted cylindrical magnetron sputtering (ICM) is a reliable and reproducible method for the production of HTSC thin films. This allows systematic studies of film growth as a function of various deposition parameters, including film thickness, substrate material, or buffer layers. After describing in some detail the special demands on sputtering devices for HTSC thin film growth, we report the growth conditions and growth quality of 1–2–3 films of different orientation on substrates such as SrTiO₃ and MgO. Furthermore, we report on the growth of buffer layers of YSZ onR-plane sapphire. Epitaxial GdBa₂Cu₃O₇ films grown on these buffer layers showed critical current densities of 3×10⁶ A/cm² at 77 K and a zero resistance transition temperature of 92.5 K.     

直流磁控溅射制备铝薄膜的工艺研究

采用直流磁控溅射方法，以高纯Al为靶材，高纯Ar为溅射气体，在玻璃衬底上成功地制备了铝薄膜，并对铝膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究。结果表明：A1膜的沉积速率随着溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大；随着溅射气压的增加，沉积速率先增大，在一定气压时达到峰值后继续随气压的增大而减小。X射线衍射图谱表明Al膜结构为多晶态；用扫描电子显微镜对薄膜进行表面形貌的观察，溅射功率为2600W，溅射气压为0．4Pa时制备的Al膜较均匀致密。     

磁控反应溅射不锈钢表面制备纳米TiO2薄膜及光催化活性研究

不锈钢箔片上溅射沉积25nm的钛底膜后,在工作真空0．9Pa．O2、Ar分压比1：6．基体温度270～280℃的条件下,用直流磁控反应溅射法制备了厚度约300nm的TiO2薄膜,并在420℃的氧气氛下进行热处理。XRD分析看出,薄膜为TiO2锐钛矿和金红石复合晶型。测算表明TiO2复合晶中锐钛矿质量含量约64％,其晶粒尺寸约14nm。用“弯曲法”测试表明,膜基结合力强。由对苯酚溶液的降解实验看出,制备光催化薄膜具有较好的光催化活性。