铝涂层具有优良的耐腐蚀性和良好的经济效益,在耐蚀性涂层方面一直是围内外选用较多的涂层。另外,铝涂层因具有良好的附着性、反射性及漂亮的银白色外观等,在半导体器件、大规模集成混合电路、日常用品及建筑材料装饰都有着广泛的应用。总结下来,铝涂层主要应用于以下几个方向:一是作为超薄铝薄膜的应用,主要利用铝涂层的光学特性和电学性能;二是在多层膜制备中作为中间层的应用,例如铝涂层作为中间层或底层来优化整个薄膜系统的性能等。三是在基体表层直接沉积铝涂层,作为防腐蚀涂层或装饰性表面等。
磁控溅射镀膜技术
1、溅射现象
溅射现象由Grove于1852年首次描述,直到到20世纪40年代,溅射镀膜得到了发展。到20世纪60年代,伴随着半导体工业的蓬勃发展,溅射镀膜技术得到了普及和产业化应用。溅射是个随着多种能量传递机制的复杂散射过程Ⅲ,入射粒子以高能量与到靶材表面时发生弹性碰撞,能量被逐次传递。部分原子获得足够克服表面势垒的向外的动量,从而脱离靶面成为溅射粒子。
2、溅射镀膜
溅射镀膜是采用离子轰击靶材表面,靶材的原子被轰击出来后经过输运沉积在基体表面成膜的过程。通常采用气体放电将气体分解成可导电的离子与电子形成等离子体,电子吸收外电场所提供的能量后又可不断地产生新的离子和电子,其中正离子经电场加速后高速轰击阴极靶材,轰击出的靶体原子或分子以很高的速度飞向基体表面凝聚成膜。可见,气体放电是薄膜溅射的物理基础。
入射一个离子所溅射出的原子个数称为溅射产额或溅射率,因此溅射率越大,可供沉积成膜的原子数量越多,生成膜的速度就越快。影响溅射率的因素主要为入射离子、靶材性质及温度。
溅射镀膜可以分为直流二极溅射、直流三极溅射、射频溅射和磁控溅射。其中磁控溅射技术是为提高二级溅射的溅射速率和减小由于二次电子碰撞基体发热的不利影响而发展的新技术。
3、磁控溅射镀膜
磁控溅射是在阴极靶材后面放置磁钢,从而使靶表面上方形成一个正交的磁场,电场及磁场方向与阴极表面平行。洛伦兹力可使高能电子作来回振荡的摆线运动,增加气体分子电离,而电子本身能量降低后被辅助阳极吸收,从而消除了由于二级溅射中的基底被粒子轰击而使温度剧烈升高以及被电子辐照引起的损伤等。磁控溅射具有低温低损伤、溅射速率快,且其沉积的膜层均匀、致密、缺陷少、膜基结合力强、膜层的成分与靶材成分接近及膜层的绕镀性好等较多的优点。
磁控溅射的形式多种多样,按照所采用的电源类型可分为直流磁控溅射、中频磁控溅射和射频溅射;按照靶材的形状可分为柱状磁控溅射靶、锥形靶和平面磁控溅射靶;按磁场结构分类可分为非平衡磁控溅射及平衡磁控溅射。本文采用直流脉冲磁控溅射技术制备铝涂层。
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