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制备金属氧化物薄膜-广东振华真空镀膜设备

可以从元素金属(M)靶材或金属氧化物(MOx)靶材溅射金属氧化物薄膜。然而,正如人们可能期望的那样,沉积参数与起始材料的组份显着不同。但是,肯定有可能以任何一种方式生产高质量的化学计量正确的金属氧化物合成膜。

当用纯M靶溅射时,必须在氩气工作气体中加入一定的氧气分压以启动反应性沉积。这将需要质量流量控制器中与沉积系统相关的第二个通道。一个通道用于氩气,一个通道用于氧气。为了进行反应性沉积,而从M靶产生化学计量的MOx膜,一定比例的M发射原子碰撞并与等离子体中添加的氧分子发生反应,从而在靶源与靶之间的平均自由程内形成MOx。发生的碰撞越多,所得薄膜中的氧含量就越高。必须在添加到系统中的氧气量与从靶中溅射出的M原子的速率之间取得平衡。这基本上是施加到阴极组件的功率密度与通过质量流量控制器添加的氧气流量之间的平衡。实际添加的氧气量在很大程度上取决于沉积参数和系统配置。如果功率与氧含量的比率高,则所得的膜将富含金属或贫氧,太低,它们将富含氧。首先,要在最终的薄膜中获得所需的薄膜特性可能是一个反复试验的过程,但在沉积后测量和绘制薄膜的物理特性可以指导改变功率和气流大小的方向。测量诸如电阻率,带隙,密度,折射率等特性。都可以用来帮助确定给定系统的适当沉积参数。这将在很大程度上取决于与特定沉积工具相关的系统特性。如果人们希望将一种特定的工艺投入全面生产模式,那么实际的后果可能是有限的。来自元素M靶的反应性沉积速率可能太慢以至于在经济上不可行。可以用直流电源或射频发生器溅射大多数M靶。来自元素M靶的反应性沉积速率可能太慢以至于在经济上不可行。可以用直流电源或射频发生器溅射大多数M靶。

通常,MOx材料的非导电性无法用直流电源沉积。因此,有必要利用带有相关匹配电路的射频发生器。确保在沉积过程中反射功率始终保持绝对为零,以免使靶材过热或在等离子体中引起电弧。在沉积过程中,来自MOx溅射靶的一些氧气将被解离。当轰击离子撞击目标表面上的MOx分子时,某些MOx键将与MOx-MOx键一起断裂。其中一些游离氧气将被抽至真空室中。这将导致氧气耗尽的最终薄膜。为避免这种情况,如上所述,有必要向氩气等离子体中添加一定量的氧气以形成反应性沉积-尽管与用纯M靶进行溅射以生产MOx膜相比,可能需要的氧气要少得多。从本质上讲,用MOx靶材应该会比用M靶材以更高的沉积速率运行,从而相应地提高了产品产量。