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磁控溅射技术:薄膜制备的精密工艺

发布时间:2025-01-13 作者:星海威
磁控溅射的基本原理
磁控溅射,作为物理气相沉积(PVD)的一种,其核心在于利用电场和磁场的交互作用,将靶材表面的原子或分子溅射出来,并在基底上沉积形成薄膜。具体过程如下:
电场作用:在溅射室内,靶材作为阴极,基底作为阳极,两者间施加高电压,形成电场。电子在电场作用下加速飞向基底。
磁场约束:在靶材附近设置磁场,电子在电场和磁场的共同作用下,发生E×B漂移(电场E与磁场B的叉积产生的漂移力),使得电子的运动轨迹被约束在靶材表面附近,形成所谓的“电子云”。
溅射过程:电子在“电子云”中不断与氩气分子碰撞,使其电离成Ar+离子和新的电子。Ar+离子在电场作用下加速,以高能量轰击靶材表面,使靶材原子或分子获得足够的能量而溅射出来。
薄膜沉积:溅射出的原子或分子在基底上沉积,形成所需的薄膜。通过控制溅射时间、电压、电流、气体压力等参数,可以精确调控薄膜的厚度、成分和结构。
 
磁控溅射的技术特点
高效性:由于电子在磁场中的约束作用,使得电子与氩气分子的碰撞几率大大增加,从而提高了溅射效率和沉积速率。
精确性:通过精确控制溅射参数,可以制备出厚度均匀、成分精确、结构致密的薄膜。
多功能性:磁控溅射技术适用于多种材料的溅射,包括金属、合金、陶瓷、半导体等,为薄膜的多样化制备提供了可能。
环保性:溅射过程中使用的气体通常为惰性气体(如氩气),对环境无污染,符合绿色制造的要求。
 
磁控溅射的应用领域
半导体行业:用于制备集成电路中的金属化层、绝缘层、阻挡层等,提高器件的性能和可靠性。
光学行业:用于制备光学薄膜,如增透膜、反射膜、减反射膜、滤光膜等,提高光学元件的性能和稳定性。
电子行业:用于制备触摸屏、液晶显示器等平板显示设备的导电层,提高显示效果和触摸灵敏度。
生物医学行业:用于制备生物相容性薄膜,如钛合金、氮化硅等,用于医疗器械的表面改性,提高生物相容性和耐腐蚀性。
航空航天行业:用于制备高温抗氧化、耐腐蚀的薄膜,提高航空航天器件的可靠性和使用寿命。
 
设备应用
 

 


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