电弧离子镀(arc ion plating)的颗粒的去除
在前文中笔者曾为大家简单介绍了三种常见的物理气相沉积薄膜材料的方式,如果你错过了该帖子,请猛戳here其中提到电弧离子镀(AIP)具有高的膜基结合力,高的沉积速率等优点,但由于电弧温度比较高,会使靶材表面形成熔池,大液滴可能会飞溅到基材表面,从而影响基材质量。为了消除大颗粒(macro-particle),研究者们做了很多工作,他们的方法可以被概括为抑制大颗粒的产生以及抑制大颗粒的运输。在抑制大颗粒方面,方法主要有降低弧电流,采用多弧,使用脉冲弧电流,用磁场控制电弧快速移动,减低靶材温度(如通冷却水),在靶材表面生成高熔点物质等方法。可以看出其本质无非就是防止靶面过热。一般说来这些方法对于抑制大颗粒有一定效果,但却无法从根本上消除大颗粒。
在抑制大颗粒运输方面,一般使用的方法是在靶材和基材之间加入过滤装置,其主要类型为磁化管型。由于电子的荷质比较大颗粒大得多,所以等离子体中的电子在磁场中更容易受磁场力而改变运动方向,原子核受电场力的作用将随着电子一起运动,而大颗粒的运动则不易被磁场所改变,因此利用磁场引导等离子字体运动,会使大颗粒与待沉积的等离子体分离开来,达到去除大颗粒的作用。但这种方法也存在缺点,等离子体到达基材表面的量有所减少,造成沉积速率下降,并且一般的过滤装置都较为占据空间。
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