第三章_溅射薄膜制备技术
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（1）粒子的产生过程 •蒸发：要出现分馏，膜成分偏离源组分，各元素的蒸 发速率相差较大，膜成分随蒸发时间而变 •溅射：膜成分与靶材接近，各元素间溅射速率差异小
（2）迁移过程
•蒸发：真空度10-5~10-6Torr，＞源—基距，淀积粒 子几乎不发生碰撞，直线淀积，薄膜不均匀；
•溅射：真空度10-2~10-4Torr， ＜源—基距，
2）辉光放电的I－V特性
被激导电及 非自持暗放电
自持暗放电
直流辉光放电的伏安特性曲线
●AB段：电压增加，而电流密度增加很小，说明电 压不够。
●BC段：电压不变，电流密度增加很快。说明电离 已经产生，但电源的阻抗很大。
●C点：击穿电压VB ●CD段：“雪崩区”、离子轰击靶、释放出二次电
子，二次电子与中性分子碰撞，产生更多离子，这 些离子再轰击阴极，又产生新的二次电子。达到一 定的电子、离子浓度后，气体起辉，两极间电流剧 增，电压剧减。电阻呈负阻特征。
3、辉光放电过程
定义：是指在低气压（1～10Pa）的稀薄气体中，在 两个电极间加上电压时产生的一种气体放电现象。
1） 为什么会产生辉光放电
空气中有游离的离子，在电场加速获得能量后， 与气体分子碰撞并使其电离，产生更多的离子，使 更多的分子电离。之所以需要低气压，使因为在较 高的气压下，平均自由程短，不能获得足够的能量 使离子被加速。
大多数辉光放电，pd乘积在最小电压值右 侧——p有一定值，n较多；d有一定值，溅射 效率较高，特别是成膜区可以扩大。
4）等离子体鞘层
对于1Pa左右的辉光放电： 原子、电子、离子总密度：3× 1014个/cm3； 其中10-4的比例为电子和离子。
产生的是冷等离子体：电子和原子及离子温度不等 Te＝23000K，Ti=300-500K。 离子质量大，其运动速度远低于电子： 平均速度：Vi＝500m/s Ve＝9.5 ×105m/s
2、淀积粒子的角分布
•蒸发：余弦分布，膜厚分布不均； •溅射：轴平面对称性分布，状态与入射粒子动 能有关。
3、逸出粒子性质
•蒸发：不带电，极少热电子发射； •溅射：离子种类多，性质各异，中性原子、正 负离子、高能电子、光子、低能原子或离子团、 气体分子、解吸附原子分子、入射离子。
4、合金的蒸发、溅射不同
产生的正离子冲击阴极产生溅射
阴极
阳极
Vp
0
电位
阳极鞘层 阴极鞘层
6)辉光放电的主要形式（用于溅射）
直流辉 光放电
射频辉 光放电
第三节、溅射特性
1.
溅射率（产额）
S
出射原子数 入射离子数
1.1 与入射离子能量的关系
Ⅰ存在溅射阈值，
通常金属10-30ev。
Ⅱ S E2（<150ev）
S E（150~1000ev）
2. 溅射原子的角度分布
2.1 与入射离子能量的关系
现象：入射离子能 量越高，角分布越 趋向于余弦分布， 但在低能状态下 （几千ev）并非如 此。欠余弦分布。
蒸发原子的角分 布为余弦分布。
2.2 与入射离子的角度的关系
轻离子入射，与入射角 的关系很大。
重离子入射，基本为 余弦分布，与入射角 无关。
元素溅射率最小。
1.4 与入射角的关系
Ar＋
Ⅰ S( ) sec (0~60°)
S(0)
Ⅱ对于轻元素靶材，和重 离子入射，随角度的变 化明显。
Ⅲ随入射离子能量的增加， θopt逐渐增加， 但当 E>2Kev时，θopt ↓↓ 解释：… … …
1.5 与靶材的晶体结构有关
单晶靶溅射显现出各向异性，而多晶靶是各向同性
●DE段：电流与电压无关，增大功率时，电压不变， 电流增加。放电能自动调节轰击阴极的面积，起初 集中在阴极边缘或表面不规则处，随功率密度的增 加，阴极面的电流密度达到近乎于均匀。
●EF段：增大功率，呈正电阻特性。 溅射一般工作在此区。
Fj V E
P
E、F：常数，与电极材料、 尺寸和气体种类有关。
（3）成膜过程
a. 溅射原子动能＞蒸发原子动能，有净化和粗化表 面作用，促进吸附粒子迁移与核生长；
b. 溅射离子入射可渗透到几个原子层厚度，产生缺 陷，使基板晶体结构畸变；
c. 溅射入射离子可使成核小岛瞬间充电，有利于小 岛聚集，晶核密度大，晶粒尺寸小。
第七节、溅射类型
一、二极溅射： 靶为阴极，基片为阳极，由辉光放电产生等离子体
偏压溅射： 基片与阳极分离， 在基片上加偏压。
偏压的作用
1. 若加负偏压（基片电位低于阳极电位） 可以提高薄膜的纯度和附着力。 除掉吸附气体；
离子轰击基片 除掉附着力差的淀积原子； 清洗作用。
2. 偏压可改变薄膜的结构 a 偏压在（-100～+10V）
四方结构，电阻率高； b 偏压<-100V， 体心立方结构，电阻率低。
E1
1 2
m1v12
m1
4m2
m1
v2 = 2v1
溅射率的表达式
前提：线形级联碰撞理论；非晶靶模型；二体碰撞近似；
原子作用势为Thomas-Fermi势 平均表面势垒；垂直入射
碰撞阻止能
1969年，Sigmund给出，当离子能量>1keV：
S0.042(m2/m1)Sn(E)
U0
表面势垒， 一般取升华能
鞘层厚度b：与电子密度及温度有关，典型值100微米。
直流辉光放电 的电位分布和 等离子体鞘层
5）辉光放电的空间分布
阿斯顿暗区：阴极发射的二次电子能量小 （1ev），不足以电离中性分子。
阴极辉光区：①电子获得足够能量，碰撞气体分子使其 激发，退激发而发光。 ②少数电子和正离子复合发光。
克鲁克斯暗区：电子能量太大，不易与正离子复合发光。 电离产生低速电子。
二、缺点（针对二极溅射）
●溅射设备复杂、需要高压装置； ●溅射淀积的成膜速度低，
真空蒸镀：0.1～5μm/min， 溅射：0.01～0.5μm/min。 ●基板温升较高和易受杂质气体影响等。
第六节、蒸发与溅射的比较
1、淀积粒子的过程
•蒸发：热交换过程，气化过程，蒸发粒子能量 低、附着力低； •溅射：动量交换过程，能量交换率高，溅射粒 子能量高，附着力好。
工作气压： 1～10Pa
缺点：
1. 溅射参数不易独立控制，工艺重复性差；
2. 真空度低，1-10Pa，方能维持放电。 3. 残留气体对膜层的污染较严重。 4. 淀积速率低，小于10nm/min； 5. 基板的温升高，辐照损伤大； 6. 靶材必须是良导体（直流）。
二、偏压溅射
二极溅射中：基片与阳极同电位
第四节、溅射机理
1. 热蒸发理论
认为溅射是一个能量传递过程，靶表面被碰撞处产生 局域高温，发生熔化而蒸发。 ●该理论可解释的现象： a)溅射率与靶材蒸发热的关系； b)溅射率与入射离子能量的关系； c)溅射原子的余弦分布律。
●该理论不能解释的现象：
①溅射原子的角分布并不象热蒸发原子那样符合余弦 规律，从单晶靶溅射出的原子趋向于集中在晶体原子 密排方向； ②溅射产额不仅取决于轰击离子能量，同时也取决于 其质量与靶原子质量之比； ③溅射产额取决于轰击离子的入射角，当入射角不同 时，溅射原子的角分布也不相同； ④离子能量很高时，溅射产额会减少； ⑤溅射原子的能量比热蒸发原子的能量高100倍。 ⑥电子质量小，即使用高能电子轰击靶材，也不会产 生溅射。
m1 v1 m2
碰撞前
m1 v1sin
u m2 0
v2 碰撞后
●当m1=m2，=0时， λ＝1，为最大值，完全能量转移
●当m1<< m2时， 4 m 1 m2
v2
2 m1 m2
v1
v2v1
所以电子不能溅射
●当m1>> m2时，重离子入射轻靶，
此时，
E2
1 2
m2v2
2
4m2
二体弹性碰撞
动量守恒： m 1 v 1co m s1 u m 2 v 2
能量守恒： 1 2m 1 v 1 21 2m 1 (u 2 v 1s2 in )1 2m 2 v 2 2
v2
2m1 m1 m2
v1cos
E2 E1
(m41m 1m m22)2
co2s
能量转移函数λ
负辉光区：大量电离区，产生大量的正离子，正离子与 电子复合发光。该区是正的空间电荷区， 也是主要的压降区。
法拉第暗区：少数电子穿过负辉光区，电子动能小。 正光柱区： 上述少数电子加速，产生电离。 负辉光区以后：等离子体密度低，几乎无电压降，类似
一良导体。
两电极间电压降主要在阴极与负辉光区之间。因此，当 极间电压不变而长度改变时，阴极到负辉光区的距离不 变，而是正光柱区变化。
电子优先到达固体表面！
结果：任何与等离子体接触的表面自动处于一 个负电位，并在其表面处伴随有正电荷的积累。 形成等离子体鞘层。
鞘层电压：
Vp
kTe ln( m
1
)2
e 2.3me
典型值：-10V，并变化不大。
在薄膜制备中的意义：离子受到加速，轰击基片，
电子受到减速，需大的能量方能到达基片。
占靶产物的85-90％ 镀膜
SIMS分析
刻蚀，清洗
2、什么是等离子体
当温度增高到使原子（分子）间的热运动动能与 电离能相当的时候，变成（部分）电离气体，系 统的基本组元变成了离子和电子（可以包含大量 的原子和分子）。电磁力开始作用，这就是等离 子体状态。
也被称作物质的第四态，可看作部分电离的气体
等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（离 子），而不是其结合体，异类带电粒子之间是 相互“自由”和独立的。等离子体粒子之间的 相互作用力是电磁力
SE0.5（1000~5000ev）
Ⅲ能量大于数万ev，
离子注入，溅射率
下降
1.2 与靶材原子序数的关系
Ⅰ溅射率呈现周期性； Ⅱ同一周期中，溅射率基本随Z增大。
说明与外电子d壳层 的填满程度有关。 另外，升华热小的金 属S大；表面清洁的 S大。
1.3 与入射原子序数的关系
Ⅰ溅射率呈现周期性，总趋势随Z增大而增大； Ⅱ同一周期中，惰性元素的溅射率最高，而中部
(m2/m1)0.150.13m m1 2
若考虑原子的相互作用：
S 3 .5( 6 m 2/m 1 )Z 1 3 /Z 21 Z Z 22 3 /2m 1 m 1 m 2S U n (0 E )
第五节、溅射的特点
一、优点： 任何物质均可以溅射
尤其是高熔点、低蒸气压元素和化合物 不论是块状、粒状的物质都可以作为靶材 溅射膜与基板之间的附着性好 溅射原子的能量～10ev，蒸发～0.1ev 表面迁移强，溅射清洗作用，伪扩散层 溅射镀膜膜密度高，针孔少，且膜层的纯度较高 溅射镀膜中，不存在坩埚污染现象 膜厚可控性和重复性好
等 离 子 空 间
第二节、溅射的基本原理
1、溅射时入射粒子的来源：气体放电 所谓气体放电是指电流通过气体的现
象，气体放电将产生等离子体。一般是利 用辉光放电，根据所加电场的不同，又分 为直流辉光放电、射频辉光放电，而其他 如三极溅射、磁控溅射时的辉光放电都是 在此基础上的改进。
2、为什么用氩等惰性气体？
2. 级联碰撞理论
溅射是一个动量传递过程，而不是能量传递过程。
入射离子与靶原子发生二体弹性碰撞， 一部分能量传递给靶原子。 当后者获得的能量超过势垒高度后（金属5-10ev）， 原子→ 离位原子，并进一步和附近的原子碰撞，产生 碰撞级联。 当碰撞到达样品表面时， 若表面原子获得的动能超 过表面结合能（金属1-6ev） ，靶原子从表面逸出。
现象：对应于低指数晶面的溅 射率低，而高指数晶面的溅射 率略高于多晶靶材。 解释：沟道效应，即原子排列 密度最大的方向上溅射率越大。
1.6 与靶材温度的关系
现象：主要与靶材物质的升华能相关的某温度值有关。 在低于此温度时，溅射率几乎不变；而高于此 温度，溅射率急剧增加。
解释：溅射与热蒸发 二者的复合作 用。
第三章、溅射镀膜
本章重点 1. 溅射的定义及原理 2. 溅射的特性及机理 3. 溅射与蒸发的比较
4. 溅射技术性问题
第一节、基本概念
1、溅射镀膜的定义：
高能离子在电场作
用下高速飞离出来，
淀积在基板上形成 薄膜。
射
离子轰击固体表曲所引起的各种效应
等离子体
●F点以后：弧光放电。特点是两极间电阻很小。
3）巴刑（paschen）定律
在气体成分和电极材料一定时，击穿电压只与气 压及电极距离的乘积相关。
起辉电压存在最小值：
pd太小——二次电子在碰撞阳极前不能进行 足够数量的电离碰撞。
pd太大——气体中产生的离子，由于非弹性 碰撞被慢化、减速，到达阴极时无足够能量来 产生二次电子
（2）迁移过程
•蒸发：真空度10-5~10-6Torr，＞源—基距，淀积粒 子几乎不发生碰撞，直线淀积，薄膜不均匀；
•溅射：真空度10-2~10-4Torr， ＜源—基距，
2）辉光放电的I－V特性
被激导电及 非自持暗放电
自持暗放电
直流辉光放电的伏安特性曲线
●AB段：电压增加，而电流密度增加很小，说明电 压不够。
●BC段：电压不变，电流密度增加很快。说明电离 已经产生，但电源的阻抗很大。
●C点：击穿电压VB ●CD段：“雪崩区”、离子轰击靶、释放出二次电
子，二次电子与中性分子碰撞，产生更多离子，这 些离子再轰击阴极，又产生新的二次电子。达到一 定的电子、离子浓度后，气体起辉，两极间电流剧 增，电压剧减。电阻呈负阻特征。
3、辉光放电过程
定义：是指在低气压（1～10Pa）的稀薄气体中，在 两个电极间加上电压时产生的一种气体放电现象。
1） 为什么会产生辉光放电
空气中有游离的离子，在电场加速获得能量后， 与气体分子碰撞并使其电离，产生更多的离子，使 更多的分子电离。之所以需要低气压，使因为在较 高的气压下，平均自由程短，不能获得足够的能量 使离子被加速。
大多数辉光放电，pd乘积在最小电压值右 侧——p有一定值，n较多；d有一定值，溅射 效率较高，特别是成膜区可以扩大。
4）等离子体鞘层
对于1Pa左右的辉光放电： 原子、电子、离子总密度：3× 1014个/cm3； 其中10-4的比例为电子和离子。
产生的是冷等离子体：电子和原子及离子温度不等 Te＝23000K，Ti=300-500K。 离子质量大，其运动速度远低于电子： 平均速度：Vi＝500m/s Ve＝9.5 ×105m/s
2、淀积粒子的角分布
•蒸发：余弦分布，膜厚分布不均； •溅射：轴平面对称性分布，状态与入射粒子动 能有关。
3、逸出粒子性质
•蒸发：不带电，极少热电子发射； •溅射：离子种类多，性质各异，中性原子、正 负离子、高能电子、光子、低能原子或离子团、 气体分子、解吸附原子分子、入射离子。
4、合金的蒸发、溅射不同
产生的正离子冲击阴极产生溅射
阴极
阳极
Vp
0
电位
阳极鞘层 阴极鞘层
6)辉光放电的主要形式（用于溅射）
直流辉 光放电
射频辉 光放电
第三节、溅射特性
1.
溅射率（产额）
S
出射原子数 入射离子数
1.1 与入射离子能量的关系
Ⅰ存在溅射阈值，
通常金属10-30ev。
Ⅱ S E2（<150ev）
S E（150~1000ev）
2. 溅射原子的角度分布
2.1 与入射离子能量的关系
现象：入射离子能 量越高，角分布越 趋向于余弦分布， 但在低能状态下 （几千ev）并非如 此。欠余弦分布。
蒸发原子的角分 布为余弦分布。
2.2 与入射离子的角度的关系
轻离子入射，与入射角 的关系很大。
重离子入射，基本为 余弦分布，与入射角 无关。
元素溅射率最小。
1.4 与入射角的关系
Ar＋
Ⅰ S( ) sec (0~60°)
S(0)
Ⅱ对于轻元素靶材，和重 离子入射，随角度的变 化明显。
Ⅲ随入射离子能量的增加， θopt逐渐增加， 但当 E>2Kev时，θopt ↓↓ 解释：… … …
1.5 与靶材的晶体结构有关
单晶靶溅射显现出各向异性，而多晶靶是各向同性
●DE段：电流与电压无关，增大功率时，电压不变， 电流增加。放电能自动调节轰击阴极的面积，起初 集中在阴极边缘或表面不规则处，随功率密度的增 加，阴极面的电流密度达到近乎于均匀。
●EF段：增大功率，呈正电阻特性。 溅射一般工作在此区。
Fj V E
P
E、F：常数，与电极材料、 尺寸和气体种类有关。
（3）成膜过程
a. 溅射原子动能＞蒸发原子动能，有净化和粗化表 面作用，促进吸附粒子迁移与核生长；
b. 溅射离子入射可渗透到几个原子层厚度，产生缺 陷，使基板晶体结构畸变；
c. 溅射入射离子可使成核小岛瞬间充电，有利于小 岛聚集，晶核密度大，晶粒尺寸小。
第七节、溅射类型
一、二极溅射： 靶为阴极，基片为阳极，由辉光放电产生等离子体
偏压溅射： 基片与阳极分离， 在基片上加偏压。
偏压的作用
1. 若加负偏压（基片电位低于阳极电位） 可以提高薄膜的纯度和附着力。 除掉吸附气体；
离子轰击基片 除掉附着力差的淀积原子； 清洗作用。
2. 偏压可改变薄膜的结构 a 偏压在（-100～+10V）
四方结构，电阻率高； b 偏压<-100V， 体心立方结构，电阻率低。
E1
1 2
m1v12
m1
4m2
m1
v2 = 2v1
溅射率的表达式
前提：线形级联碰撞理论；非晶靶模型；二体碰撞近似；
原子作用势为Thomas-Fermi势 平均表面势垒；垂直入射
碰撞阻止能
1969年，Sigmund给出，当离子能量>1keV：
S0.042(m2/m1)Sn(E)
U0
表面势垒， 一般取升华能
鞘层厚度b：与电子密度及温度有关，典型值100微米。
直流辉光放电 的电位分布和 等离子体鞘层
5）辉光放电的空间分布
阿斯顿暗区：阴极发射的二次电子能量小 （1ev），不足以电离中性分子。
阴极辉光区：①电子获得足够能量，碰撞气体分子使其 激发，退激发而发光。 ②少数电子和正离子复合发光。
克鲁克斯暗区：电子能量太大，不易与正离子复合发光。 电离产生低速电子。
二、缺点（针对二极溅射）
●溅射设备复杂、需要高压装置； ●溅射淀积的成膜速度低，
真空蒸镀：0.1～5μm/min， 溅射：0.01～0.5μm/min。 ●基板温升较高和易受杂质气体影响等。
第六节、蒸发与溅射的比较
1、淀积粒子的过程
•蒸发：热交换过程，气化过程，蒸发粒子能量 低、附着力低； •溅射：动量交换过程，能量交换率高，溅射粒 子能量高，附着力好。
工作气压： 1～10Pa
缺点：
1. 溅射参数不易独立控制，工艺重复性差；
2. 真空度低，1-10Pa，方能维持放电。 3. 残留气体对膜层的污染较严重。 4. 淀积速率低，小于10nm/min； 5. 基板的温升高，辐照损伤大； 6. 靶材必须是良导体（直流）。
二、偏压溅射
二极溅射中：基片与阳极同电位
第四节、溅射机理
1. 热蒸发理论
认为溅射是一个能量传递过程，靶表面被碰撞处产生 局域高温，发生熔化而蒸发。 ●该理论可解释的现象： a)溅射率与靶材蒸发热的关系； b)溅射率与入射离子能量的关系； c)溅射原子的余弦分布律。
●该理论不能解释的现象：
①溅射原子的角分布并不象热蒸发原子那样符合余弦 规律，从单晶靶溅射出的原子趋向于集中在晶体原子 密排方向； ②溅射产额不仅取决于轰击离子能量，同时也取决于 其质量与靶原子质量之比； ③溅射产额取决于轰击离子的入射角，当入射角不同 时，溅射原子的角分布也不相同； ④离子能量很高时，溅射产额会减少； ⑤溅射原子的能量比热蒸发原子的能量高100倍。 ⑥电子质量小，即使用高能电子轰击靶材，也不会产 生溅射。
m1 v1 m2
碰撞前
m1 v1sin
u m2 0
v2 碰撞后
●当m1=m2，=0时， λ＝1，为最大值，完全能量转移
●当m1<< m2时， 4 m 1 m2
v2
2 m1 m2
v1
v2v1
所以电子不能溅射
●当m1>> m2时，重离子入射轻靶，
此时，
E2
1 2
m2v2
2
4m2
二体弹性碰撞
动量守恒： m 1 v 1co m s1 u m 2 v 2
能量守恒： 1 2m 1 v 1 21 2m 1 (u 2 v 1s2 in )1 2m 2 v 2 2
v2
2m1 m1 m2
v1cos
E2 E1
(m41m 1m m22)2
co2s
能量转移函数λ
负辉光区：大量电离区，产生大量的正离子，正离子与 电子复合发光。该区是正的空间电荷区， 也是主要的压降区。
法拉第暗区：少数电子穿过负辉光区，电子动能小。 正光柱区： 上述少数电子加速，产生电离。 负辉光区以后：等离子体密度低，几乎无电压降，类似
一良导体。
两电极间电压降主要在阴极与负辉光区之间。因此，当 极间电压不变而长度改变时，阴极到负辉光区的距离不 变，而是正光柱区变化。
电子优先到达固体表面！
结果：任何与等离子体接触的表面自动处于一 个负电位，并在其表面处伴随有正电荷的积累。 形成等离子体鞘层。
鞘层电压：
Vp
kTe ln( m
1
)2
e 2.3me
典型值：-10V，并变化不大。
在薄膜制备中的意义：离子受到加速，轰击基片，
电子受到减速，需大的能量方能到达基片。
占靶产物的85-90％ 镀膜
SIMS分析
刻蚀，清洗
2、什么是等离子体
当温度增高到使原子（分子）间的热运动动能与 电离能相当的时候，变成（部分）电离气体，系 统的基本组元变成了离子和电子（可以包含大量 的原子和分子）。电磁力开始作用，这就是等离 子体状态。
也被称作物质的第四态，可看作部分电离的气体
等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（离 子），而不是其结合体，异类带电粒子之间是 相互“自由”和独立的。等离子体粒子之间的 相互作用力是电磁力
SE0.5（1000~5000ev）
Ⅲ能量大于数万ev，
离子注入，溅射率
下降
1.2 与靶材原子序数的关系
Ⅰ溅射率呈现周期性； Ⅱ同一周期中，溅射率基本随Z增大。
说明与外电子d壳层 的填满程度有关。 另外，升华热小的金 属S大；表面清洁的 S大。
1.3 与入射原子序数的关系
Ⅰ溅射率呈现周期性，总趋势随Z增大而增大； Ⅱ同一周期中，惰性元素的溅射率最高，而中部
(m2/m1)0.150.13m m1 2
若考虑原子的相互作用：
S 3 .5( 6 m 2/m 1 )Z 1 3 /Z 21 Z Z 22 3 /2m 1 m 1 m 2S U n (0 E )
第五节、溅射的特点
一、优点： 任何物质均可以溅射
尤其是高熔点、低蒸气压元素和化合物 不论是块状、粒状的物质都可以作为靶材 溅射膜与基板之间的附着性好 溅射原子的能量～10ev，蒸发～0.1ev 表面迁移强，溅射清洗作用，伪扩散层 溅射镀膜膜密度高，针孔少，且膜层的纯度较高 溅射镀膜中，不存在坩埚污染现象 膜厚可控性和重复性好
等 离 子 空 间
第二节、溅射的基本原理
1、溅射时入射粒子的来源：气体放电 所谓气体放电是指电流通过气体的现
象，气体放电将产生等离子体。一般是利 用辉光放电，根据所加电场的不同，又分 为直流辉光放电、射频辉光放电，而其他 如三极溅射、磁控溅射时的辉光放电都是 在此基础上的改进。
2、为什么用氩等惰性气体？
2. 级联碰撞理论
溅射是一个动量传递过程，而不是能量传递过程。
入射离子与靶原子发生二体弹性碰撞， 一部分能量传递给靶原子。 当后者获得的能量超过势垒高度后（金属5-10ev）， 原子→ 离位原子，并进一步和附近的原子碰撞，产生 碰撞级联。 当碰撞到达样品表面时， 若表面原子获得的动能超 过表面结合能（金属1-6ev） ，靶原子从表面逸出。
现象：对应于低指数晶面的溅 射率低，而高指数晶面的溅射 率略高于多晶靶材。 解释：沟道效应，即原子排列 密度最大的方向上溅射率越大。
1.6 与靶材温度的关系
现象：主要与靶材物质的升华能相关的某温度值有关。 在低于此温度时，溅射率几乎不变；而高于此 温度，溅射率急剧增加。
解释：溅射与热蒸发 二者的复合作 用。
第三章、溅射镀膜
本章重点 1. 溅射的定义及原理 2. 溅射的特性及机理 3. 溅射与蒸发的比较
4. 溅射技术性问题
第一节、基本概念
1、溅射镀膜的定义：
高能离子在电场作
用下高速飞离出来，
淀积在基板上形成 薄膜。
射
离子轰击固体表曲所引起的各种效应
等离子体
●F点以后：弧光放电。特点是两极间电阻很小。
3）巴刑（paschen）定律
在气体成分和电极材料一定时，击穿电压只与气 压及电极距离的乘积相关。
起辉电压存在最小值：
pd太小——二次电子在碰撞阳极前不能进行 足够数量的电离碰撞。
pd太大——气体中产生的离子，由于非弹性 碰撞被慢化、减速，到达阴极时无足够能量来 产生二次电子