磁控溅射的介绍(英文)
磁控溅射原理介绍(英文)
Magnetic Field B
+
E
x
x x Bx
-
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MIRDC
What is a Magnetron
The most common type of magnetron can be found inside a microwave oven.
This is a magnetron tube.
Control of these highly mobile plasma electrons is the key to all forms of plasma control
Conversion of a neutral atom
into an ion by electron collision
(for ion energies < 1keV).
Ar+
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MIRDC
Ionising collisions
Ions and electrons lost from the discharge can be replaced by ionising collisions
⇒ e- + Ar e- + e- + Ar+
in a plasma
0+ e-
e1+
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MIRDC
Electron motion in a combined electric & magnetic field
e-
SN E
B ExB
B
x
B
e-
NS
e-
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MIRDC
磁控溅射沉积sio
磁控溅射沉积sio
磁控溅射沉积（magnetron sputtering deposition）是一种常
用的薄膜沉积技术，它利用磁场和惰性气体离子轰击靶材表面，使
靶材表面的原子或分子被剥离并沉积到基底上形成薄膜。
SiO（二氧
化硅）是一种常见的材料，磁控溅射沉积SiO薄膜具有许多应用，
比如在光学薄膜、光伏器件、集成电路等领域。
从物理角度来看，磁控溅射沉积SiO薄膜的过程涉及到离子轰击、原子扩散和沉积等多个物理过程。
当靶材表面被离子轰击时，
靶材表面的SiO原子或分子会被剥离并以高能量沉积到基底表面上，形成SiO薄膜。
磁场的作用可以提高沉积速率、改善薄膜的致密性
和均匀性。
从工艺参数的角度来看，影响磁控溅射沉积SiO薄膜质量的因
素有很多，比如工艺气压、靶材材料纯度、沉积温度、基底材料等。
合理选择和控制这些工艺参数对于获得高质量的SiO薄膜至关重要。
此外，从应用角度来看，磁控溅射沉积的SiO薄膜具有优良的
光学性能和化学稳定性，因此在制备光学薄膜、光伏器件、集成电
路等方面有着广泛的应用前景。
总的来说，磁控溅射沉积SiO薄膜是一种重要的薄膜沉积技术，它涉及到复杂的物理过程、工艺参数选择和应用前景，对于理解和
掌握这一技术有着重要的意义。
磁控溅射
中文名称：磁控溅射英文名称：magnetron sputtering定义：在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场，借助于靶表面上形成的正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速率溅射的过程。
百科名片: 磁控溅射是为了在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。
通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率的方法。
工作原理:磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于磁控溅射一条摆线。
若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。
随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。
由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。
磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。
入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。
在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。
种类磁控溅射包括很多种类。
各有不同工作原理和应用对象。
但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。
所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。
靶源分平衡和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。
低温等离子体磁控溅射 英文
低温等离子体磁控溅射英文When it comes to cutting-edge technologies, low-temperature plasma magnetron sputtering is truly remarkable. It's a process that utilizes the power of magnetic fieldsto precisely control the sputtering of materials in a low-temperature plasma environment. You know, this kind ofstuff is what dreams are made of for materials scientists!Imagine the precision and flexibility this technique offers. Not only does it allow for ultra-thin films to be deposited on surfaces, but it can also achieve high levelsof purity and uniformity. It's kind of like painting withthe finest brushstrokes, but at the atomic level!What really sets it apart is the low-temperature aspect. Unlike traditional sputtering methods, this one doesn't generate a lot of heat, which means it's gentle on the materials and can be used on a wider range of substrates.It's a real game-changer for applications where heat sensitivity is a concern.The magnetic fields involved are like the unseen hand that guides the process. They help concentrate the plasma and direct the sputtering particles where they need to go. It's a bit like magic, but with a solid foundation in physics!And talk about versatility! This technique can be used for everything from creating coatings for optical components to depositing thin films for electronic devices. It's truly a multipurpose tool in the toolbox of modern materials science.So there you have it – a snapshot of low-temperature plasma magnetron sputtering. It's cutting-edge, precise, gentle, magical, and versatile. What's not to love?。
pvd磁控溅射原理
pvd磁控溅射原理PVD磁控溅射简介PVD磁控溅射（Physical Vapor Deposition Magnetron Sputtering）是一种常用的薄膜制备技术。
它能够在材料表面沉积一层精密、均匀的薄膜，具有广泛的应用领域。
原理PVD磁控溅射利用高能粒子撞击物质表面，使得物质从源材料蒸发、溅射并沉积在基底上。
以下是PVD磁控溅射的主要原理：1. 原始材料选择合适的源材料作为溅射靶材。
这些靶材通常是纯净且具有较高的密度，以保证沉积薄膜的质量。
2. 气氛控制通过调节气氛组成和压力来控制溅射过程中的气氛。
常用的气体有氩、氮等，其主要作用是保持反应室内的稳定环境。
3. 溅射过程在反应室内，将源材料靶材放置于阴极位置，并加上高压电源，形成磁场。
这个磁场激活了准直磁控电子束，使其环绕靶材运动。
电子束激发了靶材原子，使其脱离靶材并向基底表面运动。
4. 沉积薄膜溅射的源材料原子在运动过程中与基底表面相互冲击结合，形成薄膜沉积。
这些原子在基底表面形成结晶或非晶的薄膜结构。
应用PVD磁控溅射技术广泛应用于以下领域：•光电子学：制备光学薄膜，如反射层、透镜等。
•显示技术：用于制造液晶显示器、有机发光二极管（OLED）等。
•硬盘制造：用于制备磁性材料薄膜，如磁头、磁盘等。
•太阳能电池：制造多层薄膜太阳能电池。
•汽车工业：用于制备汽车玻璃涂层、汽车内部装饰等。
优缺点PVD磁控溅射技术具有以下优点和缺点：优点•薄膜均匀性好，可控性强。
•溅射速率可调节，适合制备不同厚度的薄膜。
•可制备多种材料薄膜，针对不同应用需求。
•薄膜在界面附着力强，具有较好的耐久性。
缺点•靶材利用率低，需定期更换。
•受制于靶材材料的限制，无法制备非金属或高熔点材料薄膜。
•沉积速率较慢，需要较长的时间。
综上所述，PVD磁控溅射技术是一种重要的薄膜制备方法。
它在各个领域都有广泛的应用，并呈现出许多独特的优点。
随着科学技术的不断发展，PVD磁控溅射技术将在未来发挥更大的作用。
磁控溅射技术
磁控溅射技术磁控溅射技术（MagnetronSputtering）是一种工艺技术，它可以将物质的激素部分转化成独立的离子，并将其射射到待涂层物体表面上，从而使得涂层物体表面形成一层薄膜。
磁控溅射技术被广泛应用于光学、电子、机械设备、制药设备、光通信等行业，是当今高科技领域研发设计的重要手段之一。
磁控溅射技术原理磁控溅射技术是一种将原子或分子能量值降低，使其出现球形高电荷状态，再以特殊的磁场配合电磁场，使之发出离子流，再将其射向待涂层物体表面，从而形成薄膜的一种物理沉积技术。
磁控溅射通常使用氩气或其它气体作为原料，采用高频电源充电，直流源来作用在特殊的磁场之中，形成电磁场作用于放电管内，使空气中的氩气分子离子化，形成加速离子，经过磁场的钙卡位作用，在被涂层表面上沉积成为薄膜。
磁控溅射技术优势磁控溅射技术具有诸多优势，其中最重要的优势是它可以生产出高精度涂层，涂层形貌相对较好，表面粗糙度低，具有良好的界面结构，在结构上可以产生变形和裂缝，从而改善其性能。
另外，由于磁控溅射技术本身的特性，它可以有效的改善层间的粗糙度、表面粗糙度等，使其表面进一步得到改善，从而提高涂层膜的性能。
此外，磁控溅射技术具有操作简单、速度快、改善特性及低成本等优势。
磁控溅射技术的应用磁控溅射技术在当今社会的应用十分广泛，它可以用于制造射频集成电路、宽带光缆、光学组件等电子元件，以及滤光片、反光镜、薄膜开关等光电子器件等。
此外，磁控溅射技术还可用于制造高性能的压电器件、高性能的催化剂和特殊材料等。
磁控溅射技术还可以用于核壳结构和整体结构的复合材料涂层，以及空间舱体、大型塔台等涂装，使其具备良好的抗腐蚀性、绝缘性以及机械特性等特性。
结论磁控溅射技术是一种物理沉积技术，其原理是形成一种电磁场作用于放电管，使其出现高电荷状态，然后形成加速离子，最后将其射向待涂层物体表面，从而形成薄膜。
磁控溅射技术具有生产高精度涂层、良好的表面粗糙度，改善特性及低成本等优势，在光学、电子、机械设备、制药设备以及光通信领域有着广泛的应用，是一项重要的技术。
磁控溅射原理与应用
磁控溅射设备的主要用途
（1）各种功能性薄膜：如具有吸收、透射、反射、折射、偏 光等作用的薄膜。例如，低温沉积氮化硅减反射膜，以提高 太阳能电池的光电转换效率。
（2）装饰领域的应用，如各种全反射膜及半透明膜等，如 手机外壳，鼠标等。
技术分类
技术分类 磁控溅射在技术上可以分为直流（DC）磁控溅射、中频（MF）磁 控溅射、射频（RF）磁控溅射
原理
磁控溅射镀膜是指将涂层材料 做为靶阴极，利用氩离子轰击 靶材，产生阴极溅射，把靶材 原子溅射到工件上形成沉积层 的一种镀膜技术。
原理示意图
溅射技术------直流溅射法
直流溅射法 直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷
传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料， 不适于绝缘材料，因为轰击绝缘靶材时表面的离子电荷无法 中和，这将导致靶面电位升高，外加电压几乎都加在靶上， 两极间的离子加速与电离的机会将变小，甚至不能电离，导 致不能连续放电甚至放电停止，溅射停止。故对于绝缘靶材 或导电性很差的非金属靶材，须用射频溅射法（RF
溅射技术----溅射镀膜
溅射镀膜 溅射镀膜就是在真空中利用荷能粒子轰击靶表面，使被轰击
出的粒子沉积在基片上的技术。通常，利用低压惰性气体辉 光放电来产生入射离子。阴极靶由镀膜材料制成，基片作为 阳极，真空室中通入的氩气或其它惰性气体，在阴极（靶） 1-3KV直流负高压或的射频电压作用下产生辉光放电。电离 出的氩离子轰击靶表面，使得靶原子溅出并沉积在基片上， 形成薄膜。溅射方法很多，主要有二级溅射、三级或四级溅 射、磁控溅射、对靶溅射、射频溅射、偏压溅射、非对称交 流射频溅射、离子束溅射以及反应溅射等。
实验结果
通过试验及对结果的分析得出以下结论，在其他参数不变的 情况下，沉积率先增大后减小，在某一个最佳工作气压下， 有一个最大沉积率！！！
磁控溅射工作原理
磁控溅射工作原理
磁控溅射（Magnetron sputtering）是一种常用的薄膜制备技术，其中利用磁控电子束加速器和靶材的相互作用实现。
在磁控溅射过程中，会有一种称为靶材的材料被置于真空腔室中。
通常，该靶材是被称为电子束阴极的磁控源。
真空腔中放置有基板，它是需要被涂层的目标表面。
为了开始溅射过程，通过引入工作气体（如氩气）使真空腔压力降至非常低的级别，通常为10^-6至10^-3毫巴（1毫巴
=100帕）。
然后，在靶材上施加直流或脉冲电源，产生磁场
和电子束。
这些电子束击中靶材表面，加速释放出的离子，将其溅射到基板上，从而形成薄膜。
靶材上的电荷量形成一个环状的磁场，这被称为靶材区域。
这种磁场的存在使能够将带有正电荷的离子定向到工作表面。
此外，电子束在该磁场中被定向，从而形成一个环绕靶材的螺旋形低密度电子云。
这是通过磁透镜形成的，它将电子束束缚在靶材区域。
当电子束和磁场共同作用时，电子与标靶表面相互作用，启动了溅射过程。
在这个过程中，束流的动能转移到靶材的原子、离子和中性气体原子上，使它们从靶面溅射到基板上，从而形成薄膜。
磁控溅射技术具有可控性、均匀性和高质量的优势，可用于各种领域的薄膜制备，如光学、电子器件、显示器件等。
通过调
整靶材、工作气体、工作压力和溅射时间等参数，可以实现所需的薄膜特性。
Sputter磁控溅射概述
have been well reviewed in the literature, owing to limitations
associated with scalability and power supply options.
溅射沉积有多流行？
Sputter deposition is also used to deposit compound films by adding a reactive gas to the discharge. This, however, greatly increases the complexity of the deposition process, and explains the ongoing interest in academia to investigate this technique of which several aspects are not completely understood.
概述
Since sputtering is a purely physical process, adding chemistry to, for example, deposit a compound layer must be done ad hoc through the addition of a reactive gas to the plasma, i.e. reactive sputtering. The undesirable reaction of the reactive gas with the tห้องสมุดไป่ตู้rget material results in a nonlinear behavior of the deposition parameters as a function of the reactive gas flow. To model this behavior, the fluxes of the various species toward the target must be determined. However, equally important are the fluxes of species incident at the substrate because they not only influence the reactive sputter deposition process, but also control the growth of the desired film. Indeed, the microstructure of magnetron sputter-deposited films is defined by the identity of the particles arriving at the substrate, their fluxes, and the energy per particle.
关于磁控溅射基础知识
磁控溅射目前最重要的工业化大面积真空镀膜技术之一其历史发展如下图所示：发展的驱动力分为以下几点：1.降低工艺成本关注靶材利用率，沉积速率，薄膜均匀性，溅射过程稳定性;2.解决工艺难题和满足进一步提高薄膜性能的工艺参数优化由于低能离子轰击在薄膜沉积中的重要作用，主要要求增加溅射原子离化率，能独立控制/调节微观等离子体工艺参数等，以满足实际镀膜中的多种需求。
其中的HIPIMS 高功率脉冲磁控溅射high power impulse magnetron sputtering;MFMS 中频磁控溅射middle frequency magnetron sputtering;CFUBMS闭合场非平衡磁控溅射closed field unbalanced magnetron sputtering;UBMS 非平衡磁控溅射unbalanced magnetron sputtering;IBAMS 离子束辅助磁控溅射ion beam aiding magnetron sputtering;HCM 空心阴极磁控溅射hollow cathode sputtering;ICPMS 感应耦合等离子磁控溅射inductively couple plasma magnetron sputtering;一，磁控溅射工艺原理相对于其他的制备工艺（CVD，PLD，Spray pyrolysis等），磁控溅射是目前制备薄膜最常用的方法之一。
其主要优点如下：1.较低的制备温度（可室温沉积）;2.较高的成膜质量，与衬底附着力好;3.可控性好，具有较高的沉积速率;4.可溅射沉积具有不同蒸汽压的合金与化合物;5.成本较低，重复性好，可实现规模化大面积生产。
按照构造的不同，磁控溅射靶可以分为圆柱靶和平面靶;主要原理：应用一定强度的磁场（50～200mT，能显著影响电子运动但不影响离子运动）和电场（负偏压，约几百V），可以将等离子体（主要是电子）约束在靶面附近（形成非均匀等离子体），增加了碰撞几率，提高了离化效率，因而能在较低的工作气压（0.1～10Pa）和电压下就能起弧/维持辉光放电，而且同时减少了电子对基底的轰击，利于实现低温沉积; 另一方面，这种非均匀等离子体也本质上决定了靶面的非均匀刻蚀以及沉积粒子流量（大致表现为薄膜的沉积速率）和能量分布的空间非均匀性，但这可以通过优化磁控靶结构构造，磁场位形强度分布和移动基体等措施，在一定程度上予以弥补和改善或尽量达到所需的参数。
永磁体磁控溅射工艺
永磁体磁控溅射工艺英文回答：Magnetron sputtering is a widely used technique for depositing thin films onto various substrates. It is particularly useful for producing thin films with high purity and controlled thickness. The process involves bombarding a target material, typically a metal or alloy, with high-energy ions to dislodge atoms from its surface. These atoms then condense onto the substrate, forming athin film.One of the key advantages of magnetron sputtering is the use of permanent magnets to create a magnetic field near the target surface. This magnetic field enhances the sputtering process by confining the plasma and increasing the sputtering rate. It also helps to improve theuniformity of the deposited film. The use of permanent magnets eliminates the need for an external power supply to generate the magnetic field, making the process moreenergy-efficient.Furthermore, magnetron sputtering allows for precise control over the film properties, such as composition, thickness, and microstructure. By adjusting the sputtering parameters, such as the target material, gas pressure, and power density, one can tailor the film properties to meet specific requirements. This level of control is crucial for applications in industries such as electronics, optics, and coatings.One example of the application of magnetron sputtering is in the production of magnetic storage media, such as hard disk drives. The thin films deposited using this technique exhibit excellent magnetic properties, such as high coercivity and low remanence. These properties are essential for achieving high-density data storage and reliable data retrieval.中文回答：永磁体磁控溅射工艺是一种广泛应用于各种基底上薄膜沉积的技术。
磁控溅射常用英文
English Training1. 设备设置及操作Roll Coating System卷绕镀膜系统Pretreatment 预处理，前处理Lamination 贴膜Slitting 切膜Process data 工艺参数Roll data 卷绕参数Film thickness 膜厚Diameter 直径Tension 张力Setup value SV 设定值Present value PV 实际值Line speed 运行速度Length counter 长度计数Remain counter 剩余长度Taper 张力梯度Target life 靶材寿命Vacuum 真空ATM 大气Auto 自动Manual 手动Main roll 主鼓Cooling roll 主鼓Trend 趋势Start 开始，启动UW unwinder 放卷RW rewinder 收卷Nip roll 压紧辊Guide roll导向辊Centre 中间Servo 伺服Buzzer 蜂鸣器Heater 加热器Temperature 温度Button 按钮Direction 方向Return 返回All Hivac Valve Control 所有的高阀控制Hivac 即high vacuumGas valve工艺气体阀门V oltage 电压Current 电流Power 功率，电源Pressure 压力Control 控制Interlock 互锁Pump 抽气Defrost 解冻Cool制冷Roll status卷绕运行状态Chamber door 腔室门Chamber light 腔室门ON 开，保持OFF 关Open 打开Close 关闭Stop 停止Run 运行Chuck in 卡轴进Chuck out卡轴出Speed up 加速Speed hold 速度保持Speed down 降速Line-Nip roll 压紧辊Lami roll 贴合辊Tension meter 张力计Air gun气枪Length display 长度显示Forward 向前，正方向Reverse 反转Inverter motor 变频电机，变频马达Rotation 旋转Inspection 检查Recipe 菜单Spare 备用Static power 静电棒电源2.辅助设备RCM在线电阻测试仪Sheet resistance 方阻PEM光谱监控仪Percentage 百分比RGA残余气体分析仪Marking 记号Connection 连接Disconnection 断开连接Filament灯丝Error 错误Nitrogen 氮气Water 水Argon 氩气Helium 氦气Oxygen 氧气Leak 漏气3.常见真空泵TMP全称Turbo Molecular Pump分子泵MBP全称Mechanical Booster Pump罗茨泵CP 全称Cryo pump 低温泵Compressor 压缩机DP 全称diffusing pump 扩散泵全称dry pump 干泵RP Rotary Pump 旋片泵RV Roughing Valve 粗抽阀SRV Slow Roughing Valve 慢抽阀FV Fore-line Valve 前级阀VV Vent Valve 放气阀Regen cryo sel 全称regeneration cryo-pump selection自动再生低温泵选择MFC全称mass flow controller 流量计HIVAC VALVE 高真空阀分子泵的几个状态A Acceleration 加速N Normal 正常B braking 降速F Failure 失败4.报警信息Fault reset 报警复位Warning 警告Alarm 报警UW Tension Fault 放卷张力错误RW Tension Fault收卷张力错误Cathode Water Flow Sensor靶材冷却水流量传感器Uw Rw DC BB Gun Water Flow Sensor 收放卷DC B/B冷却水流量传感器Turbo Pump Water Flow Sensor分子泵冷却水流量传感器Dry Pump MF Power Water Flow Sensor干泵及中频电源冷却水流量传感器Alarm CryoPump21 stop 低温泵21高温高真空阀关闭报警MF Voltage alarm中频电压报警Auto Alarm Flg 自动抽气时腔室隔离阀门未关引起的报警TMP2 Comm status 第2组分子泵部分断开通信报警。
磁控溅射的介绍(英文)
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Magnetron sputtering deposition
Magnetron sputtering is a widely used method for film deposition in recent years, which makes a great impact on the industrial research. production and scientific research. Magnetron technology is continuously developing because new advanced films with needed. specific functional properties are needed. There are many applications of magnetron sputtering in electronics, optics, surface component. engineering and electroluminescent component.
Application
The new film solar cells
This type of battery will improve the power of energy efficiency to 40% from 9.6% . The battery raw material costs lower than traditional solar battery does.
The electrons in the electric field under the process of acceleration to fly to the substrate and argon atom in the process electronics. of collision, ionization out lots of argon and electronics. Electronic to fly to the substrate, argon ion in the electric field under the function of accelerating target materials, sputtering along a lot of target materials, a neutral atoms of film. target atoms (or molecular) deposition in the substrate into film. Secondary electron in accelerating the process of flying to the force; substrate by magnetic field, the influence of magnetic force; los was tied to the target near the plasma area, the area plasma density high, secondary electron in the magnetic field around under the action of the target surface to move in a circle, this electronic movement path to a long, in athletic process constantly hit a large amount of ionization argon bombardment target materials, after the collision of Duce after the electronic energy gradually reduced, please the bondage of lines, away from target substrate. materials, eventually deposition in the substrate.
磁控溅射原理
Sputter 磁控溅镀原理Sputter 在辞典中意思为： （植物）溅散。
此之所谓溅镀乃指物体以离子撞击时，被溅射飞 散出。
因被溅射飞散的物体附著于目标基板上而制成薄膜。
在日光灯的插座附近常见的变黑现 象，即为身边最赏见之例，此乃因日光灯的电极被溅射出而附著于周围所形成。
溅 镀现象， 自 19 世纪被发现以来，就不受欢迎，特别在放电管领域中尤当防止。
近年来被引用于薄膜制 作技术效效佳，将成为可用之物。
薄膜制作的应用研究，当初主要为 Bell Lab.及 Western Electric 公司，于 1963 年制成全长 10m 左右的连续溅镀装置。
1966 年由 IBM 公司发表高周波溅镀技术，使得绝缘物之薄膜亦可 制作。
后经种种研究至今已达“不管基板的材料为何，皆可被覆盖任何材质之薄膜”目的境地。
而若要制作一薄膜，至少需要有装置薄膜的基板及保持真空状况的道具（内部机构） 。
这 种道具即为制作一空间，并使用真空泵将其内气体抽出的必要。
一、真空简介： 所谓真空，依 JIS（日本工业标准）定义如下：较大气压力低的压力气体充满的特定的空 间状态。
真空区域大致划分及分子运动如下：真空划分 Pa 低 真 空 中 真 空 高 真 空 超高真空 105～102 102～10-1 10 ～10 〈10-5 -1 -5压力 Torr 760～1 1～10-3 10-3～10 〈10-7 -7分子运动状态 粘滞流 viscous flow 中间流（过渡流） intermediate flow 分子流 molecular flow 分子流 molecular effusion真空单位相关知识如下：标准环境条件 气体的标准状态 压力（压强）p 帕斯卡 Pa 托 Torr 标准大气压 atm 毫巴 mbar 温度为 20℃，相对湿度为 65%，大气压力为： 1atm 101325Pa=1013.25mbar=760Torr 温度为 0℃，压力为：101325Pa 气体分子从某一假想平面通过时，沿该平面的正法线方向的动量改变率，除以该平面 面积或气体分子作用于其容器壁表面上的力的法向分量，除以该表面面积。
磁控溅射专业词汇
TCO磁控溅射专业词汇TCO（Transparent conductive oxide）玻璃，即透明导电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜。
AZO ZnO：Al （Al-doped ZnO，Aluminum-doped zinc oxide）氧化铟锡ITO Indium-Tin-Oxide In2O3：SnO2氧化锡掺氟FTO SnO2：F其中AZO ，ITO，FTO均为TCO的一种。
磁控溅射Magnetron sputtering中频MF Mid-frequency直流DC Direct current交流AC Alternating current射频RF Radio frequency物理气相沉积PVD Physical V apor Deposition化学气相沉积CVD Chemical V apor Deposition等离子体增强化学气相沉积PECVD Plasma enhanced CVD双平面阴极Double planar Cathode孪生阴极Twin-Mag Cathode旋转阴极Rotatable CathodeAZO陶瓷靶AZO ceramic target高纯度靶high purity target透过率transmittance反射率reflectivity吸收率absorbtivity空气质量AM air mass面电阻sheet resistance辉光放电glow discharge起辉电压discharge voltage打弧arcing离子轰击ion bombardment靶中毒target poisoning载流子浓度carrier concentration霍耳迁移率Hall mobility电阻率specific resistivity四探针（测量面电阻）Four-point-probe托架carrier装片台Load locking进口室Entrance chamber加热室Heating chamber传送室transfer chamber溅射室sputter chamber冷却室Cooling chamber出口室Exit chamber冷却系统cooling system抽气系统pumping system排气装置exhaust阻挡层Barrier film透明电极Transparent electrode工艺气体Process Gas衬底温度Substrate Temperature溅射功率Sputter power功率密度Power density动态沉积速率dynamic deposition rate/dynamic sputtering speed 预溅射presputtering溅射速率Sputter rate靶材利用率target utilization靶材寿命target lifetime洛伦兹力Lorentz force磁场强度Magnetic field strength惰性气体Noble gas（Ar Argon）生产速率growing speed薄膜结构film structure热电偶thermocouple靶材冷却target cooling本底真空base pressure粗真空rough vacuum 1.01×105～1.33×103Pa高真空high vacuum 1.33×10-1～1.33×10-6Pa超高真空ultra high vacuum 1.33×10-6～1.33×10-10Pa 0.5%盐酸diluted hydrochloric acid刻蚀etching在线中频磁控反应溅射in-line reactive MF magnetron sputtering 晶粒尺寸Grain size阳极，正极node阴极，负极Cathode阴极防蚀Cathodic Protection冷阴极真空规MPG薄膜电容规CDG质量流量计MFC mass flow controller螺杆泵Screw Pump旋片泵Rotary V ane Pump罗茨泵Roots Pump分子泵Turbomolecular Pump漏率leak rate压缩空气compressed air节拍cycle time锁阀Lock valve泵组Pump Unit单晶硅Mono crystal silicon晶体硅C-Si, crystalline-silicon微晶硅microcrystal silicon非晶硅amorphous silicon a-Si:H碲化镉CdTe Cadmium-Tellurid铜铟镓硒CIGS Copper Indium Gallium Diselenide CIS Copper-Indium-Diselenide砷化镓GaAs Galllium Arsenid太阳能薄膜电池thin film solar cell非晶硅太阳电池（a—si太阳电池）amorphous silicon solar cell 附着力（薄膜与基体间）adhesion均匀（薄膜厚度）uniformity绝缘的insulating二极管Diode施主Donator受主Acceptor空穴Hole电子Electron离子Ion原子Atom光吸收Absorption of the photons太阳能电池成本收回时间Marginal cost payment time电池板模块Module额定功率Module rated power转换效率Conversion Efficiency多子Majority charge carrier描述半导体里的带电体，通常决定于掺杂的类型，例如在p型多子是空穴，n型多子则是电子。
纳米陶瓷磁控溅射膜
纳米陶瓷磁控溅射膜英文回答：Nanoceramic magnetron sputtering films have gained significant attention in recent years due to their unique properties and wide range of applications. As a researcher in this field, I have had the opportunity to explore the fascinating world of nanoceramic films and their potential in various industries.One of the key advantages of nanoceramic magnetron sputtering films is their exceptional hardness and wear resistance. These films are composed of nanoscale ceramic particles that are deposited onto a substrate using a magnetron sputtering technique. The resulting film exhibits superior mechanical properties, making it ideal for applications where durability is crucial. For example, in the automotive industry, these films can be used to enhance the hardness and scratch resistance of car body coatings, ensuring that the paint remains intact even under harshconditions. This not only improves the overall appearance of the vehicle but also extends its lifespan.Furthermore, nanoceramic magnetron sputtering films offer excellent corrosion resistance. The nanoscale ceramic particles form a dense and uniform film that acts as a barrier against corrosive agents. This makes these films highly suitable for applications in the aerospace industry, where components are exposed to extreme environments. For instance, these films can be applied to aircraft parts to protect them from corrosion caused by exposure to high altitude, humidity, and saltwater. This ensures the longevity and reliability of the aircraft, reducing maintenance costs and improving safety.Another remarkable characteristic of nanoceramic magnetron sputtering films is their exceptional optical properties. These films can be tailored to exhibit specific optical properties, such as high transparency or selective light absorption. This makes them valuable in various fields, including optics and electronics. For example, these films can be used as anti-reflective coatings oncamera lenses, allowing more light to pass through and improving image quality. They can also be used in solarcells to enhance light absorption, increasing theefficiency of energy conversion.中文回答：纳米陶瓷磁控溅射膜近年来因其独特的性能和广泛的应用而受到了广泛关注。
磁控溅射的基本原理
磁控溅射的基本原理磁控溅射（Magnetron Sputtering）是一种常用的薄膜沉积技术，它利用磁场作用下带电粒子与靶材表面碰撞的原理，将靶材上的原子或分子从靶材表面剥离，并沉积在基板上，形成所需厚度的薄膜。
下面将详细介绍磁控溅射的基本原理。
磁控溅射的基本原理可以分为三个过程：离子的生成，离子的传递和离子的沉积。
首先是离子的生成。
在磁控溅射的装置中，有一个靶材和一个被溅射物质传递靶表面的惰性气体（如氩气）的环境。
当引入氩气后，通过高频或直流的电压，靶材上的电子和离开靶材的惰性气体分子相互碰撞，产生等离子体。
在等离子体中，极少数氩气离子经过碰撞获得足够的能量，径直飞向靶材表面，并撞击靶材表面的原子或分子。
接下来是离子的传递。
在磁控溅射的装置中，靶材和基板之间存在一个较大的电势差，离开靶材的离子被电场加速，并通过磁场的约束，在磁场中做环状运动。
这个磁场通常由两组磁铁产生，其中一组产生定向的磁场，另一组产生短距离的磁场。
定向的磁场使离子在垂直于靶表面的方向上形成拉平的运动轨迹，而短距离的磁场使离子在平面上做环状运动。
这样，离子在磁控溅射装置中可以延长从靶材到基板的传输时间，增加碰撞次数，提高沉积效率。
最后是离子的沉积。
离子在经过磁场约束后，到达基板表面。
由于离子的能量较高，当离子与基板表面的原子或分子相碰撞时，会将靶材上的原子或分子剥离并沉积在基片上，形成薄膜。
同时，由于基板表面上的原子或分子还存在较高的热振动能量，使得沉积的原子或分子可以有效地扩散到基板的表面，并与其他原子或分子相互结合，形成致密的薄膜结构。
总的来说，磁控溅射的基本原理是利用磁场作用下的离子传输和离子的沉积过程。
通过调节磁场强度、气体压强、靶材和基板的距离等参数，可以控制离子能量和角度等，从而实现对薄膜沉积过程的精确控制。
磁控溅射技术具有高沉积速率、较高的沉积温度、良好的薄膜质量和较好的控制能力等优点，在光电、显示、信息存储和微电子等领域得到了广泛应用。
莱宝--连续型磁控溅射设备介绍
莱宝--连续型磁控溅射设备介绍Leybold Optics Inline Sputter System A1100V4德国莱宝光学有限公司北京代表处潘峰(北京市朝阳区东三环北路8号亮马河大厦1608A 北京 100004) 摘要磁控溅射镀膜是目前大批量薄膜生产的一项重要技术,其生产效率高、成膜质量好.本文介绍了当今世界上最新型的连续溅射镀膜设备A 1100V,并对其控制方式、工艺原理等进行分析.关键词真空镀膜磁控溅射 ProfiBus Twin-MagAbstract The magnetic sputter coating is a very important technique for the batch production of the film manufacture at the present time. Now we introduce the up to date sputter coating equipment A1100 V4and analyse its automatic control mode、principle of process in this paper. Keyword vacuum deposition film The magnetic sputter coating ProfiBus Twin-Mag 前言可见光的光谱范围是380nm—780nm,这个波段最好的金属反射材料就是铝(AL),但是纯铝膜的平均反射率只能达到91%左右,而且铝在空气中很容易氧化生成AL2O3,导致反射率的急剧下降,在一些高端的应用中,例如:作为背投电视反射镜,其反射率还不能满足要求.2004年Leybold Optics 接到了日本某公司的订单,要求设计生产出可连续大批量生产背投电视用铝反射镜的磁控溅射设备,要求:(1)每日单产镀膜玻璃面积>1000M2.连续工作时间不低于72小时.(2)400—700nm平均光谱反射率要>94%,峰值≮96%.(3)膜层为致密的无定型膜、无针孔.(4)可在线监控基片反射率.Leybold Optics 用了8个月的时间设计生产出了代表当今世界磁控溅射尖端水平的A1100 V4连续型镀膜设备.1.真空及基片传输系统该设备共有13个真空室,呈一字形排列,总长为27.2米(Fig.1.1).真空室按照其功能可分为三类:预真空室、基片缓冲隔离室、工艺真空室.为了保证基片架的连续运转,在真空室两侧还配备基片架自动转向机构,其最快生产节拍为2pcs/1min.Fig.1.1 Vacuum Chamber and substrate carrying system图中2#和13#真空室为预真空室,采用的是Leybold SV630型双极旋叶泵(抽速630m3/h)和WSU2001型罗茨泵(抽速2200 m3/h)组成的机械泵组,从大气压抽到5X10-3mbar压强的时间只需要20秒.3#和12#真空室为基片缓冲隔离室,使基片在进出设备的同时不影响到正在进行镀膜工艺的真空室.4#—11#真空室则为工艺腔室,依次完成基板玻璃的离子刻蚀、预镀层、AL、SiO2、Nb2O5共5种工艺.离子刻蚀是用低能等离子体对玻璃基片进行轰击,去除玻璃清洗时残留在其表面的有机杂质;预镀层是利用Si靶在低溅射功率条件下,在玻璃基板表面形成一层很薄的SiO2膜,用来提高AL膜与基板的结合强度.AL膜是最关键的工艺,任何微量的杂质都会引起AL膜反射率的变化,尤其是在镀SiO2膜和Nb2O5膜时为反应溅射镀膜,溅射过程中需要充入工艺气体O2;而溅射AL时,O2会与AL结合生成AL2O3,这将大大降低AL 膜的反射率,因此特别设计了6#和8#真空室作为真空隔离腔室,用来隔离残余的O2,这样溅射得到的纯AL膜反射率已经接近理论计算值.为了得到成分单一、稳定的薄膜, Leybold所有的AL、Si、Nb靶材的纯度都>99.99%,并用无油的涡轮分子泵PT1600和PT600代替普通的油扩散泵来获得高真空,其极限真空优于5.0X10-7mbar.2.系统控制方式如此大型的系统,仅其光电传感器的数量就达数百个,如果采用传统的控制方式,为每个单元分配独立的I/O接口的话,系统的复杂性将令人难以想象,控制系统的成本也令客户难以接受.因此本系统的控制系统采用了目前欧洲最为流行的ProfiBus工业总线控制模式(Fig.2.1)Fig.2.1 Automatic Control System该系统将所有真空泵、气体流量计、真空探测器、基片传送装置等,通过ProfiBus总线组成独立的控制回路,并交由本地微处理器(PLC)控制, ProfiBus总线的特点是:每一个独立的控制单元都分配有不同的地址码,器件之间只需要通过同轴电缆或屏蔽双绞线连接成控制回路,以PLC作为二级从站,即可以向控制单元发送控制指令,也可以从控制单元读出其状态数据.各微处理器(PLC)又分配有各自独立的IP地址,通过网络适配器以TCP/IP协议与一级主站WorkStation 通讯,将所有数据传送到中央处理器处理,再通过直观的控制状态图显示,其WorkStation的软件可完成如下功能:支持编程，包括主站应用程序的开发、编辑、调试.执行应用程序.从站远程参数化设置.主/从站故障报警及记录.主持设备图形监控画面设计、数据库建立等监控程序的开发、调试.设备在线图形监控、数据存储及统计、报表等功能.3.工艺控制系统磁控溅射镀膜是目前大批量薄膜生产的一种最常用的方式,但是普通的直流平面磁控靶通过反应溅射制备介质膜都存在以下两个问题:a) 靶的非刻蚀区积累着由于气相反应生成的绝缘层,其表面积累的大量的正电荷,最终引起电弧放电.b) 反应溅射过程中磁控阴极及附近的阳极表面都覆盖上了绝缘层,导致阳极的作用逐渐消失,等离子体的阻抗不断增加,造成工艺参数不稳定,成膜的重复性很差.工艺的稳定决定了产品的性能的稳定,Leybold Optics采用了专有的Twin-Mag孪生磁控靶技术(Fig.3.1).Fig.3.1 Process Control System将中频电源的两个输出相分别接到两个靶材上,在溅射过程中,总有一个靶材处于负电位,作为溅射阴极,而另一个作为阳极,瞬间阴极产生的二次电子被加速到阳极,以中和前一个负半周期其作为阴极时积累在这个靶材绝缘层上的正电荷,保证靶材在长期运行中,尽管阴极周围已经沉积了很厚的绝缘层,但是由于溅射效应,这个靶材的主要部分仍然保持很好的导电性,等离子体的阻抗与环境无关放电非常的稳定,也不会产生由于正电荷积累产生的局部放电现象.而且莱宝公司特别设计的磁控阵列已经将非溅射区域的面积降到最低.Fig.3.2 Twin-Targets Fig.3.3 Sputtering Twin-Mag技术的另一个优点是, 其溅射速率明显提高.溅射的SiO2、Nb2O5薄膜结构致密,表面光滑,光学和机械性能明显提高,AL膜在空气中易氧化,导致其反射率降低,在镀过SiO2、Nb2O5薄膜后,可以长久保持反射率不变,Fig.2.4、Fig.2.5是电子显微镜下SiO2膜层的微观形态及其物理特性:Fig.3.4 Electron Microscope Fig.3.5 Physical Performance4.在线式光谱监控系统AL膜在可见光波段的平均反射率在91%左右(Fig.4.1),还不能够满足高端客户的要求, SiO2和Nb2O5薄膜的作用不仅是对AL的保护,根据光学薄膜的原理,高低折射率交替的(LH)膜堆还可以增加反射率,但是要严格的控制薄膜折射率和物理厚度,现在我们就可以根据在线光谱监控系统,来分析膜层的光学性能.在AL膜上镀了60nm的SiO2膜后,其平均反射率会下降至85%左右(Fig.4.2).在镀完70nm的Nb2O5膜后,其平均反射率则会上升至95%(Fig.4.3).Fig.4.1 Single AL layer Fig.4.2 SiO2=60nmFig.4.3 SiO2=60nm Nb2O5=70nm在线式光谱监控系统,可最多支持同时6路光信号的检测(如有必要最多可扩展至12路光信号同时监测),其中3路安装在9#真空室的末端,用来监控镀完SiO2膜的基片反射光谱曲线,另3路安装在10#真空室的末端,用来监控镀完Nb2O5薄膜后基片反射光谱曲线,安装位置及工作原理见(Fig.4.4).卤素灯光源经过滤光(滤掉紫外和红外光)和调制后耦合进光纤(此光纤的本征透射光谱为300—750nm),然后通过光学准直器将光纤出射光聚焦到真空室内的玻璃基板上,反射光由另一束光纤接受后送至CCD光谱仪,CCD光谱仪将光纤入射光准直后通过光栅分光直接投射到CCD感光阵列上,因此可同时测量多个光波长,避免了传统的光栅扫描等机械扫描方式,使得测量更加的快捷、准确.Fig.4.4 Inline Optics monitor SystemCCD光谱仪所测量到的光谱曲线与预存在Workstation中的标准曲线来比较,可计算出每一层薄膜的厚度, 如果实际膜层厚度与预设值差别太大, Leybold Optics的专家系统可以提示用户通过改变溅射功率或者其它相关参数来修正膜层的厚度.而1#,2#,3#三个不同的监测位置,则是用来监测膜层在大基板玻璃上膜层的均匀性.保证玻璃基片各个位置的反射率一致.最终我们在宽度为1m的镀膜基板玻璃上,每隔1cm所测得的光谱曲线为(Fig.4.5),实际的光谱曲线表明A1100 V系列设备不仅成功的实现了客户对反射率的要求,而且大面积膜层的均匀性也得到了保证.Fig.4.5 Actual Spectrum curve。
磁控溅射vdc
磁控溅射vdc磁控溅射（Magnetron Sputtering）是一种常用的薄膜制备技术，广泛应用于电子、光电子、光学材料等领域。
它利用磁场和电场共同作用，通过溅射源材料产生的离子束瞄准靶材表面，从而实现薄膜的沉积。
磁控溅射技术的核心设备是磁控溅射装置。
这个装置主要由溅射室、真空系统、靶材、基片和磁控系统等组成。
在溅射室中，通过真空系统将压力降低至一定范围内，以确保溅射过程中的高纯度和无氧化物的要求。
溅射源材料被加热至高温后，产生的离子束会通过磁场控制，使其垂直瞄准到靶材表面，从而将靶材上的原子或分子溅射到基片上。
溅射材料在离开靶材表面后，经过多次碰撞和扩散，最终在基片上形成一层均匀的薄膜。
磁控溅射技术具有许多优点。
首先，它能够制备出高质量、致密度高的薄膜。
其次，溅射过程中的离子束能够提供一定的能量，使得溅射材料在沉积到基片上时具有较好的结晶性能。
此外，磁控溅射技术对靶材的要求较低，可以使用多种材料制备薄膜。
最后，磁控溅射技术可以实现对薄膜成分和结构的精确控制，从而满足不同领域对材料性能的需求。
磁控溅射技术在实际应用中有很多领域。
在电子领域，磁控溅射技术可以制备导电薄膜，如金属薄膜、透明导电薄膜等，用于制作电子器件中的电极或导线。
在光电子领域，磁控溅射技术可以制备光学薄膜，如反射膜、滤光膜、抗反射膜等，用于调节光的传输和反射性能。
在光学材料领域，磁控溅射技术可以制备光学涂层，如镀膜镜片、护目镜等，用于改善光学元件的性能。
然而，磁控溅射技术也存在一些挑战和限制。
首先，溅射过程中的离子束会对基片表面造成一定的损伤，降低了薄膜的质量。
其次，溅射过程中的离子束会导致溅射材料中的杂质被激发和激发，从而使溅射薄膜的成分发生变化。
此外，磁控溅射技术还存在靶材利用率低、成本高等问题，限制了其在大规模工业生产中的应用。
磁控溅射技术是一种重要的薄膜制备技术，具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，磁控溅射技术在材料科学、电子工程、光学工程等领域的应用将会更加广泛。
磁控溅射样本
Magnetron Ion Sputter Metal Coating Device 日本V ACUUM DEVICE 公司成立于1985年，主要为生命科学、半导体工业和纳米材料等领域使用的电子显微镜实验用样品的制备生产仪器，这其中包括离子溅射仪、冷冻干燥仪等。
MSP-1S磁控离子溅射仪
用途：为SEM样品喷金，增加二次电子产量，同时减少获取SEM图像时样品损伤。
特性：
阳极磁控型靶材水平装入：超低放电电压减小样品所受离子损伤以及热损伤；
低真空喷镀与浮动样品台设计：电流无需通过样品，升温幅度小，减弱样品损伤；
操作简便易行：打开EV AC抽真空按钮，喷镀即可短时间内自动进行。
技术参数：
注意：辅助台与靶材和样品的距离由工作台高度决定。
附件：说明书一份和200 ml旋转油泵一个。
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Nowadays, with the science development, a lot of different functional thin film has been widely used. Film material is playing more and more important role as an important material in material field. For example, the role of cell membrane is very large. One application of the film material is sea water desalination. What more, the researchers make use of the film in the hem dialysis, to get rid of the excess water and toxins in the body of people inside.
Thank you !
Principle diagram
principle
+ Ti/Au Ar + + Ar+ Ar+ Ar+ Ar+ + + + + + + + + + -negative + + + +positive High Voltage
eTarget Plasma Ar Wafer
Thin film materials NiNi-Cr alloy
Application
The new film solar cells
This type of battery will improve the power of energy efficiency to 40% from 9.6% . The battery raw material costs lower than traditional solar battery does.
This facilities are designed by The Chinese Academy of Sciences and our colleague. colleague.
The equipment in my lab
Power device
The outdoor of magnetron sputtering outline
ation
SEM
AFM
磁控溅射的原理
电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原 子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子。电子飞 向基片，氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅 射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子） 沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过 程中受磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的 等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二 次电子在磁场的作用下围绕靶面做圆周运动，该电 子的运动路径很长，在运动过程中不断撞击电离出 大量的氩离子轰击靶材，经过多次的碰撞后电子的 能量逐渐降低，拜托磁力线的束缚，远离靶材，最 终沉积在基片上。
Experiment equipment
FJL560D threeFJL560D2 ultrahigh vacuum three-compartment 560 multimulti-functional coater by magnetron sputtering & sputtering. ion beam sputtering.
Magnetron sputtering deposition
Magnetron sputtering is a widely used method for film deposition in recent years, which makes a great impact on the industrial research. production and scientific research. Magnetron technology is continuously developing because new advanced films with needed. specific functional properties are needed. There are many applications of magnetron sputtering in electronics, optics, surface component. engineering and electroluminescent component.
The electrons in the electric field under the process of acceleration to fly to the substrate and argon atom in the process electronics. of collision, ionization out lots of argon and electronics. Electronic to fly to the substrate, argon ion in the electric field under the function of accelerating target materials, sputtering along a lot of target materials, a neutral atoms of film. target atoms (or molecular) deposition in the substrate into film. Secondary electron in accelerating the process of flying to the force; substrate by magnetic field, the influence of magnetic force; los was tied to the target near the plasma area, the area plasma density high, secondary electron in the magnetic field around under the action of the target surface to move in a circle, this electronic movement path to a long, in athletic process constantly hit a large amount of ionization argon bombardment target materials, after the collision of Duce after the electronic energy gradually reduced, please the bondage of lines, away from target substrate. materials, eventually deposition in the substrate.
With the rapid development of the membrane technology into all kinds of materials, the film has been in a common trend. trend. There are various film materials and they are now commonly used in every filed : superconducting thin film, resistance film, semiconductor film photoelectric magnetic etc. thin film, the magnetic light thin film, etc.