离子束溅射镀膜设备的优缺点是什么?

离子束溅射镀膜设备的优缺点是什么?

一、离子束溅射的优点

1、溅射镀膜是依靠动量交换作用使固体材料的原子、分子进入气相，溅射出的平均能量10eV，高于真空蒸发粒子的100倍左右，沉积在基体表面上之后，尚有足够的动能在基体表面上迁移，因而薄膜质量较好，与基体结合牢固。

2、任何材料都能溅射镀膜，材料溅射特性差别较其蒸发特性差别小，即使是高熔点材料也能进行溅射，对于合金、靶材化合物材料易制成与靶材组分比例相同的薄膜，因而溅射镀膜的应用非常广泛。

3、溅射镀膜中的入射离子一般利用气体放电法得到，因而其工作压力在10-2Pa~10Pa范围，所以溅射离子在飞到基体之前往往已与真空室内的气体分子发生过碰撞，其运动方向随机偏离原来的方向，而且溅射一般是从较大靶表面积中射出的，因而比真空镀膜得到均匀厚度的膜层，对于具有勾槽、台阶等镀件，能将阴极效应造成膜厚差别减小到可以忽略的程度。但是，较高压力下溅射会使膜中含有较多的气体分子。

4、可以使离子束精确聚焦和扫描，在保持离子束特性不变的情况下，可以变换靶材和基片材料，并且可以独立控制离子束能量和电流。由于可以精确地控制离子束的能量、束流大小与束流方向，而且溅射出的原子可以不经过碰撞过程而直接沉积薄膜，因而离子束溅射方法很适合于作为一种薄膜沉积的研究手段。

4.离子束溅射的缺点

离子束溅射的主要缺点就是轰击到的靶面积太小，沉积速率一般较低。而且，离子束溅射沉积也不适宜沉积厚度均匀的大面积的薄膜。并且溅射装置过于复杂，设备运行成本较高。

真空镀膜设备中磁控溅射的起辉条件有那些？

Sputter溅镀辉光放电（Glow Discharge）在真空状况发光情形

低压气体中显示辉光的气体放电现象。在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。辉光放电的特征是电流强度较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。

辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区。因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征，而且在正常辉光放电时，两极间电压不随电流变化。

在阴极附近，二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能，所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区，电子已获得足够的能量碰撞气体分子，使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强（电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能）。

辉光放电的主要应用是利用其发光效应（如霓虹灯、日光灯）以及正常辉光放电的稳压效应（如氖稳压管）。

2、电晕现象就是带电体表面在气体或液体介质中局部放电的现象，常发生在不均匀电场中电场强度很高的区域内（例如高压导线的周围，带电体的尖端附近）。其特点为：出现与日晕相似的光层，发出嗤嗤的声音，产生臭氧、氧化氮等。

均匀电场中，由于各点电场强度都是一样的，当施加稳态电压（直流、工频交流），电场强度达到空气的击穿强度时，间隙就击穿了。但日常很难见到均匀电场。对于稍不均匀的电场，日常见得很多。如球-球间隙，球-板间隙等，以球-球间隙为例，当间隙距离小于1/4D时，其电场基本为均匀电场，当 D/4 ≤S≤ D/2 时，其电场为稍不均匀电场。

均匀电场的放电电压也可用公式计算，公式为（单位为kV）：

δ―空气相对密度；

s―间隙距离cm；

应用说明

不均匀电场的差别就在于空气间隙内，各点的电场强度不均匀，在电力线比较集中的电极附近，电场强度最大，而电力线疏的地方，电场强度很小，如棒-棒间隙，是一对称的不均匀电场，在电极的尖端处电力线最集中，电场强度也最大。当加上高压后，会在电极附近产生空气的局部放电――电晕放电，电压再加高时，电晕放电更加强烈，致使间隙内发生刷状放电，而后就击穿了（电弧放电）。如棒-板间隙，在尖电极附近电场强度最大，加上高压后，电极附近先产生电晕放电，而板上的电力线很疏，不会产生电晕。当电压足够高时，棒极也将产生刷状、火花放电，最后导致电弧放电（击穿）。电晕多发生在导体壳的曲率半径小的地方，因为这些地方，特别是尖端，其电荷密度很大。而在紧邻带电表面处，电场E与电荷密度σ成正比，故在导体的尖端处场强很强（即σ和E都极大）。所以在空气周围的导体电势升高时，这些尖端之处能产生电晕放电。通常均将空气视为非导体，但空气中含有少数由宇宙线照射而产生的离子，带正电的导体会吸引周围空气中的负离子而自行徐徐中和。若带电导体有尖端，该处附近空气中的电场强度E可变得很高。当离子被吸向导体时将获得很大的加速度，这些离子与空气碰撞时，将会产生大量的离子，使空气变成极易导电，同时借电晕放电而加速导体放电。因空气分子在碰撞时会发光，故电晕时在导体尖端处可见亮光。

应用

(1)电晕引起电能的损耗，并对通讯和广播发生干扰。例如，雷雨时尖端电晕发电，避雷针即用此法中和带电的云层而防止雷击。

(2)静电复印机的充电过程是光导体鼓在暗处并处在某一极性的电场中，使其表面均匀地充上某种极性的电荷而具有一定的表面电位的过程。这一过程实际上是鼓的敏化过程，使原来不具备感光性的鼓具有较好的感光性。它通常采用电晕放电法，即在离鼓一定距离的电极丝上加高压电，使其产生电晕放电，使光导体表面带上静电荷的过程，这个过程叫“充电”。

3、火花一般的要包括电火花

电火花一般是尖端放电现象，伴随自由电荷的转移，发光发热，不同于一般的燃烧现象

石头与石头磨檫，局部温度并达不到组成石头物质的燃点，只不过是快速摩擦起电，电荷又迅速中和，所以产生的是电火花

4、弧光放电是常压气体高温下放电，电压不高、电流比较大，通常用在仪器的光源部分。此外气体放电还有电势差导致的火花放电

辉光其实粒子在碰撞过程中损失的能量以光子的形式释放出来。在磁控溅射过程中，粒子是被电离后的氩离子和电子，故首先氩气的电离需要足够的电场，所以与电压和靶基距有关；再者，粒子在电场中的碰撞需要足够空间运动，损失的能量足够高才一可见光的形式出现，那么氩离子和电子要有足够的运动空间，所以与靶基距有关；还有，如果气压较小，气体分子少，光强也就很小，所以还需要适当的气压。

故，在我认为，总体上跟靶基距、电压、气压，当然也就跟功率有关了