外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响

通过在基片上直接放置一块永久磁铁来研究外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响。实验发现，外加磁场的引入改变了靶表面附近的磁场分布，因而靶的刻蚀环的位置、宽度和深度均发生了明显的变化，靶的利用率在S—S构型和S—N构型中均比无外加磁场时要高。利用空间模拟磁场成功的解释这一实验现象。在S—S构型和S—N构型中，后靶的刻蚀深度轮廓线比较平坦，相对刻蚀深度值更大，更能有效地提高靶的利用率。     

磁控溅射矩形靶磁场的优化设计

磁控溅射靶材的利用率在降低生产成本中起着重要作用.正交的靶电磁场能显著地延长电子的运动路程,增加同工作气体分子的碰撞几率,提高等离子体密度,使磁控溅射速率数量级的提高,因此靶面正交电磁场的分布将决定靶的烧蚀情况.提出了2种改善矩形平面靶磁场分布的方法,经过分析,这2种设计将拓宽靶面的刻蚀范围,提高靶材的利用率.     

外加磁场对磁控溅射过程及薄膜物性的影响

通过在放电空间中引入垂直基片方向有梯度的磁场,使得利用普通的平面磁控溅射技术可以方便地制备磁性薄膜。与此同时,磁性薄膜的许我物理性能发生了变化。这种变化还出现于非磁性靶的情况中。本工作对有、无磁场时溅射的过程与结果作了比较,包括自偏压值,薄膜结晶状况,薄膜磁性能的变化等等。通过比较认为,带电粒子在放电空间中的特殊磁场位形中的运动是变化的根本原因。     

磁控溅射靶磁场的有限元模拟分析

磁控溅射靶面磁感应强度的水平分布直接关系到靶材的利用率和刻蚀的均匀性,为了寻求更好的磁控靶结构参数,从而实现靶面水平磁感应强度的均匀分布,本文应用COMSOL软件对JGP450C型磁控溅射镀膜机的圆平面靶表面磁感应强度进行了模拟分析计算,得到了靶面水平磁感应强度较强、分布较均匀的磁铁结构参数。     

圆平面磁控溅射靶磁场的ANSYS模拟分析

磁控溅射靶面磁感应强度的水平分布直接关系到靶材的利用率和刻蚀的均匀性.为了寻求更好的磁控靶结构参数,从而实现靶而水平磁感应强度的均匀分布,作者应用ANSYS软件对SD500型磁控溅射镀膜机的圆平面靶表面磁感应强度进行模拟,应用SHT-V型特斯拉计通过同心十字线法对实物靶表面磁感应强度进行测试,将模拟结果与测量结果进行比较,证明其模拟的准确性.进而对圆平面磁控靶的结构参数进行优化设计,得出靶与磁钢间距为3 mm、磁钢高度为15 mm、内磁柱半径为4 mm、内磁柱高度为14 mm时靶面水平磁感应强度最强、分布最均匀.在工程应用中,设计人员可以预先对靶的参数进行优化设计,使设计的磁控溅射靶更好的满足生产和科学研究的需要.     

电磁阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响

本文设计了一种新型圆形平面阴极磁控溅射源.该源具有独特的三极线圈结构,改变各线圈励磁电流可调节靶面磁场强度的大小和分布.通过对系统气体放电伏安特性随各线圈励磁电流大小变化规律的分析,以及对距靶面60mm基片台处等离子体束流密度大小和分布的测试,探讨了阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响.实验结果表明阴极磁场分布模式对气体放电稳定性和等离子体分布影响显著,当阴极磁场呈现收敛型分布时,二次电子被紧密束缚在靶面附近,降低了基片台附近等离子体束流密度,却增大等离子体束流径向分布均匀性.调节非平衡线圈励磁电流,在附加磁场的作用下,阴极磁场呈现发散型分布,二次电子被引向基片台附近,使得基片台附近等离子体束流密度显著增加但径向均匀性变差.     

旋转式圆柱形磁控溅射靶的磁场计算

类似于矩形平面溅射靶的磁场和旋转式圆柱形的靶筒组成旋转式圆柱形磁控溅射靶。与常规的圆柱形磁控溅射靶相比较，该旋转式靶提高了靶材利用率和膜厚均匀度。本文介绍了旋转式圆柱形靶的结构和磁场计算方法，给出了计算公式、数据及其特性曲线。强度适度和均匀分布的磁场，保证了溅射靶的工作性能，并为靶结构的设计提供了依据。     

旋转圆柱靶磁控溅射阴极的磁场模拟及结构设计

基于旋转圆柱靶磁控溅射阴极的工作原理,建立其结构模型,并应用ANSYS有限元方法对旋转靶阴极磁场进行了模拟计算,得到了磁场分量Bx在靶材表面上的二维磁场分布规律。通过调节磁铁的宽和高、磁铁间夹角以及设置可移动磁性挡板等方法优化磁场并设计了一种新型磁场结构旋转靶。本研究为旋转靶磁控溅射阴极的磁场结构设计提供了理论依据。     

圆柱旋转双面矩形磁控溅射靶磁场的设计计算

本文提出一种新型的圆柱旋转双面矩形磁控溅射靶,它具有平面磁控溅射靶的优点.根据靶的结构与工作原理,给出了圆柱双面矩形磁控靶磁场强度计算数学模型及计算公式.依据该计算方法,对具体的靶进行了计算机编程计算,并根据计算结果绘制出了靶磁场分布曲线.计算结果表明圆柱双面矩形磁控靶的磁场分布比较均匀,磁场强度满足磁控溅射功能的需要,其靶的溅射刻蚀区可宽达40°角的范围.从而提高了膜层的沉积速率及膜层沉积范围,改善了同轴圆柱形磁控靶由于环状磁场所引起的膜层不够均匀及靶材利用率低的问题,可以在靶磁场两侧的大面积平面基片上沉积出膜厚均匀的涂层.     

一种全靶腐蚀磁控溅射设备

传统的磁控溅射设备由于等离子体在靶面形成跑道效应，所以存在着靶材利用率低，反应溅射过程中稳定性差的问题。M．J．Thwaites提出了一种利用磁场将等离子体产生与溅射分开的结构，本文基于这种结构构造了一个实验平台对其进行了研究，实现了全靶腐蚀，提高了系统的稳定性。     

不同磁场分布在磁控溅射制膜技术中的应用

介绍了用于制备薄膜材料的磁控溅射技术,总结了以改变磁场分布方式而得到的各类新型磁控溅射方式,如非平衡磁场(扩散性、内敛性、闭合场),扫描磁场,强度可变磁场,在基片、靶面或其他部位外加的磁场,高强度磁场等.     

有开放约束磁场磁控溅射系统等离子体引出

在磁控溅射系统阴极靶施加同轴可调约束磁场显著改善了系统放电特性。研究了在Ar气放电系统伏安特性随不同的气压、溅射电压变化规律。采用同轴平面探针诊断距阴极 60mm、1 1 0mm和 2 30mm三个不同位置收集电流密度 ,负偏压 1 50V。实验结果表明存在不同的开放约束磁场和气压下放电特性符合I∝Vn(n≈ 1 2～ 1 5) ,开放约束磁场降低了系统的放电电压 ,增强了等离子体的引出效果 ,提高了系统在较低真空度的放电稳定性。轴向开放约束磁场显著提高了收集电流密度 ,离子收集通量在距阴极 2 30mm的位置达到 9 5mA/cm2 。收集电流密度达到饱和值后不再受轴向开放约束磁场强度和工作电流的影响。根据磁流体理论讨论了引起系统中伏安放电特性的变化原因。     

平面直流磁控溅射放电等离子体模拟研究进展

放电等离子模拟是平面直流磁控溅射装置系统仿真的一个重要的子过程。本文根据模型的种类，求解问题的维数以及自洽性对磁控放电等离子体模拟方法进行了分类，并通过介绍不同种类的仿真模型，诸如动力学模型，流体模型，粒子模型，混合模型以及简化模型，根据平面直流磁控溅射放电的特殊性，对这些模型在该装置等离子模拟中的适用性进行了分析。兼顾问题求解的速度和质量，本文认为二维自洽粒子模拟与三维非自洽粒子模拟是目前需要重点研究的两种方法。最后作者对磁控放电等离子体模拟的进一步发展进行了展望。     

功率密度对中频磁控溅射制备的氧化锌镓薄膜性能的影响

利用中频磁控溅射方法,溅射Ga2O3含量为6.7wt%的氧化锌镓陶瓷靶材,在低温下(约40℃)制备了ZGO薄膜.考察了溅射功率密度对ZGO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响.结果表明:溅射功率密度对薄膜的结构、红外反射以及导电性能有较大影响.当溅射功率密度为3.58W/cm2,氩气压力为0.8Pa时,薄膜的电阻率低达1.5×10-3Ω·cm,方块电阻为23Ω时,可见光(λ＝400nm～800nm)平均透过率高于90%.     

涂层组分对磁控溅射制备Ti600合金表面Ti-Al-N涂层组织微观结构的影响

以电弧复合磁控溅射沉积工艺在Ti600合金基体上沉积得到Ti-Al-N涂层,通过控制公转速度的方式来获得不同涂层组分,实验研究涂层组分对涂层组织微观结构的影响。研究结果表明:随着公转速度的增加,涂层内Ti/Al比表现出减小的变化。在涂层表面上形成了许多尺寸较大的颗粒与一些凹坑结构,较小Ti/Al比试样形成了少量的表面大颗粒,并得到致密组织结构。退火态和沉积态涂层形成了相近的表面形貌。涂层厚度发生了先升高后降低,2#试样达到了最大的沉积速率。随着深度的增加,Al,O元素的含量表现出先增加后降低的变化规律,在涂层6μm之后Ti和N元素含量得到明显的增加。当涂层内Ti/Al比例减小后,形成的Ti₂AlN特征峰发生了先增大后降低的变化现象。为了提高Ti₂AlN涂层的纯度与结晶度,应选择2#试样的制备工艺。     

基片负偏压对PEMSIP法铁基体TiN涂层相组成的影响

利用等离子体增强磁控溅射离子镀（ＰＥＭＳＩＰ）技术在铁基体上沉积ＴｉＮ涂层之前，先镀一层很薄的钛中间层，继之再沉积ＴｉＮ。研究了基片负偏压对涂层相组成的影响。结果表明，随着基片负偏压增加，膜层的相分朝着富氮相及其含量增加的方向发展，变化趋势为（α－Ｔｉ＋Ｔｉ_２Ｎ＋ＴｉＮ）→（Ｔｉ_２Ｎ＋ＴｉＮ）→ＴｉＮ。在基体与中间层界面处有ＦｅＴｉ相；在中间层与后继膜的交接处，发现α＝１与Ｔｉ_２Ｎ有取向关系。     

磁控溅射离子束流密度的研究

磁控溅射镀膜技术由于具有显著的优点而得到了广泛的应用.磁控溅射离子束流密度的大小及分布状况,直接决定着薄膜质量的优劣.本文通过对比研究了普通磁控溅射(MS)和非平衡磁控溅射(UBMS)两种工作模式下,氩气流量、负偏压等工艺参数对离子束流密度大小的影响,测试了基片架附近的离子密度,分析讨论了测试结果.     

工作参数对磁场增强高功率脉冲磁控溅射放电特性的影响

研究磁场增强高功率脉冲磁控溅射技术的放电特性在不同工作参数下的演变规律。利用数字示波器采集HiPIMS的基体离子电流用于表征其放电特性的变化。结果表明:靶放电电压不同时基体离子电流对工作气压的响应不同, 较低靶电压时基体离子电流平均值随工作气压的增加逐渐增加;而较高靶电压时基体离子电流平均值随工作气压增加迅速增加后趋于稳定。基体离子电流随基体偏压的变化表现出两个特征, 较低基体偏压时的基体离子电流在脉冲开始阶段呈现出较强的电子流波段, 而基体偏压较高时则未出现电子流。不同脉冲频率及靶电压下的基体离子电流的波形形状大致相似, 但当处于较高靶电压时存在一个明显特征, 即当脉冲结束后离子流会出现一个尖锐峰值。随脉冲宽度的增加, 基体离子电流负向电子流和正向离子流均逐渐增大。