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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 工藝技術 » 工藝設計 » HiPIMS反應濺射特性
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learzheng新蟲 (初入文壇)
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[交流]
HiPIMS反應濺射特性
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新鉑科技，聚焦高能等離子體表面工程硬件和工藝。 引言 — HiPIMS電源在高致密性硬質涂層中有很好工業(yè)化利用，但是光學應用中的案例還不多，本文將介紹HiPIMS反應濺射模式下的特性。 點睛 — 在反應濺射中，DCMS存在靶面中毒現(xiàn)象，MF濺射雖然能一定程度解決靶材中毒現(xiàn)象，但是制備膜層的致密度及折射率與塊材相比，還有提升空間； HiPIMS濺射技術是否能解決靶面中毒的同時，獲得高速及高致密度膜層。 內容 — 綜合研究HiPIMS反應濺射Al2O3和ZrO2之后[1]，相較于DCMS濺射存在遲滯和過渡區(qū)不穩(wěn)定現(xiàn)象，DCMS中明顯存在O2進氣遲滯現(xiàn)象，在過渡區(qū)氧含量窗口期非常窄，如圖1所示。而HiPIMS反應濺射的過程不存在遲滯現(xiàn)象，即使在過渡區(qū)也能穩(wěn)定濺射，在優(yōu)化氧進氣量時，濺射速率還能比DC濺射速率有所提升； 圖片 圖1、DC及HiPIMS反應濺射氧化鋁沉積速率對比圖 HiPIMS反應濺射和DCMS相比，即使材料的濺射量是相同的，但是HiPIMS的濺射速率更低，主要是因為HPPMS濺射的膜層更加致密導致的。 HiPIMS反應濺射在加氧和減氧測試中不存在遲滯回線的原因有：1、在脈沖階段有高的刻蝕靶材的速率，而在關閉脈沖階段靶表面沒有反應物產生，不會使靶材中毒。2、通常HiPIMS靶電壓很高，將導致高的化學濺射產額，即使靶表面有不導電化合物也能被刻蝕掉。3、同樣的氣體稀薄現(xiàn)象不僅影響Ar，還會影響到反應氣體使得在電離之后出現(xiàn)反應氣體稀薄，如圖2所示；在脈沖時間內，Ti離子持續(xù)增加，而Ar或者O離子在最初脈沖5-10us內是逐漸增加，隨后隨著氣體稀薄效應而下降；這種金屬離子增加和氣體離子產生時間上的錯開，將有利于反應濺射制備化合物。 圖片 圖2，HiPIMS反應濺射制備TiO2過程中離子變化情況 總結 — 1)HiPIMS反應濺射在加氧和減氧測試中不存在遲滯回線 2)HiPIMS中高的金屬離化率和高電壓都有利于反應濺射過程，獲得致密光學涂層 參考文獻 — [1] E. Wallin, U. Helmersson, Thin Solid Films 516 (2008) 6398. [2] K. Sarakinos et al. Surface & Coatings Technology 204 (2010) 1661–1684 |
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