实验磁控溅射法制备薄膜材料
实验磁控溅射法制备薄膜材料
实验磁控溅射法制备薄膜材料磁控溅射法制备薄膜材料的步骤如下：1.靶材选择：选择可以溅射制备薄膜的材料作为溅射靶材。
这些材料通常是单质金属、合金或化合物，如金、银、铜、铝、氧化物等。
2.基底处理：将制备薄膜的基底进行清洗和表面处理，以保证薄膜的附着力和质量。
3.靶材安装：将靶材安装在溅射器的靶架上。
4.真空抽气：将溅射室进行抽气，以建立良好的真空环境。
这可以防止杂质、气体和水分对薄膜质量的影响。
5.溅射气体调节：调节溅射气体（通常是氩气）的流量和压力，以维持合适的工作气氛。
6.加热基底：通过加热基底，可以提高薄膜附着力和晶体质量。
7.确定溅射条件：根据需要制备的薄膜材料，调节溅射功率、工作气氛和溅射时间等参数，以保持溅射过程的稳定和合适的溅射速率。
8.溅射过程：通过加大靶架上的电流，激发高能粒子与靶材相互作用，使靶材表面的原子蒸发并沉积在基底上。
9.薄膜测量：制备完成后，进行薄膜的物理、化学性质的测试和表征，如薄膜的厚度、表面形貌、晶体结构、成分等。
磁控溅射法制备薄膜材料具有以下优点：1.良好的控制性：可以通过调节溅射参数（如功率、压力等）来控制薄膜的结构和性质。
2.高纯度材料：由于溅射过程中没有反应，制备的薄膜材料具有高度的化学纯度。
3.多种材料选择：不仅可以制备金属薄膜，还可以制备合金、氧化物、硅等其他材料的薄膜。
4.优异的附着性：磁控溅射法制备的薄膜与基底之间具有较好的附着性，可以在多种基底上制备。
5.溅射速率高：与其他制备薄膜的方法相比，磁控溅射的溅射速率较高，制备时间较短。
磁控溅射法制备薄膜材料的应用非常广泛。
例如，浮法玻璃制备中使用的氧化物和金属薄膜、电子器件制造中的金属和半导体薄膜、太阳能电池中的透明导电膜、光学镀膜中的金属和二氧化硅薄膜等。
此外，磁控溅射法还可以用于制备多层薄膜、纳米结构薄膜以及复合薄膜等特殊结构的材料。
总结起来，实验磁控溅射法制备薄膜材料是一种简便、可控性强且应用广泛的方法。
铝薄膜 磁控溅射
铝薄膜的磁控溅射制备是一项先进的技术，它利用高能离子的反应来形成薄膜。
磁控溅射法作为一种常用的制备方法，对于铝薄膜的制备具有重要意义。
1. 磁控溅射法制备铝薄膜的原理：
* 在高能离子的反应中，铝原子从靶材中溅射出来，并在基材上沉积形成薄膜。
* 通过控制溅射条件，如工作压强、电功率等，可以获得比较稳定的沉积速率。
2. 磁控溅射法制备铝薄膜的特点：
* 操作易控：镀膜过程只要保持工作压强、电功率等溅射条件相对稳定，就能获得比较稳定的沉积速率。
* 沉积速率高：在沉积大部分的金属薄膜，尤其是沉积高熔点的金属和氧化物薄膜时，如溅射钨、铝薄膜和反应溅射TiO2、ZrO2薄膜，具有很高的沉积率。
相对二极溅射或者热蒸发，磁控溅射对基板加热少了，这一点对实现织物的上溅射相当有利。
* 成膜致密、均匀：溅射的薄膜聚集密度普遍提高了。
从显微照片看，溅射的薄膜表面微观形貌比较精致细密，而且非常均匀。
* 易于组织大批量生产：磁控源可以根据要求进行扩大，因此大面积镀膜是容易实现的。
再加上溅射可连续工作，镀膜过程容易自动控制，因此工业上流水线作业完全成为可能。
* 工艺环保：无需使用有毒有害的有机溶剂，减少了对环境的
污染和对操作人员的健康危害。
3. 磁控溅射法制备铝薄膜的应用：
* 由于铝薄膜具有优异的性能，如良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能，因此被广泛应用于光学仪器制造、显示技术、精密加工等领域。
* 在某些领域，铝薄膜还可以作为涂层材料、隔离材料和脱模剂等。
总的来说，铝薄膜的磁控溅射制备是一项高效、环保的先进技术，它为铝薄膜的应用提供了广阔的发展前景。
磁控溅射方法制备铜薄膜实验
磁控溅射方法制备铜薄膜实验一、实验目的1．掌握物理气相沉积的根本原理，熟悉磁控溅射薄膜制备的工艺；2．掌握磁控溅射镀膜设备的构造和原理。
二、设备仪器磁控溅射薄膜沉积台构造如图1所示。
图1磁控溅射镀膜机构造示意图三、实验原理当高能粒子(电场加速的正离子，如Ar+)打在固体外表时，与外表的原子、分子交换能量，从而使这些原子、分子飞溅出来，沉积到基体材料外表形成薄膜的工艺过程。
四、实验内容掌握磁控溅射薄膜制备的气体放电理论和特性，观察气体放电现象，理解气体放电的物理过程；掌握磁控溅射膜制备的沉积原理及条件，薄膜制备过程中溅射气体的选择、溅射电压及基片电位、高纯度靶材的影响。
五、实验步骤1．准备：基体材料载玻片的清洗、烘干、装夹，铜靶材的安装；2．方案：a.描述低真空的抽气回路：真空室三通阀位置2低真空管道电磁阀机械泵大气。
b.描述高真空的抽气回路：真空室蝶阀挡油器油扩散泵储气罐三通阀位置1低真空管道电磁阀机械泵大气c.铜薄膜的沉积工艺参数：本底真空度、溅射电流、溅射电压、沉积时间、薄膜厚度。
3.步骤：本底真空获得后，进展氩气充气量的控制，溅射过程中电流、电压和时间的控制，薄膜制备完成后，充入大气，取出试样。
六．撰写实验报告1.真空系统的组成及作用，简述旋片泵、分子泵的工作原理。
2.真空测量系统的组成，简述电离真空规的工作原理。
3.气体放电理论的物理模型。
4.铜薄膜沉积原理与影响参数的关系。
简介真空镀膜在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。
虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。
真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
蒸发镀膜通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体外表，称为蒸发镀膜。
这种方法最早由M.法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一。
蒸发镀膜设备构造如图1。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。
射频磁控溅射法制备ZnO薄膜
ZnO薄膜的XRD图 薄膜的XRD 图2 ZnO薄膜的XRD图
XRD图显示： 图显示： 图显示
（1）样品均出现了2θ≈34.75°的较强的(002)衍射峰，说明薄 膜具有垂直于基片平面较好的c轴择优取向 （2）2、3、 4号样品中出现了2θ≈72.5°的微弱的(004)衍射 峰，在4号样品中出现了2θ≈32.2°的微弱的(100)衍射峰，其 中(004)峰为(002)晶面的次级衍射峰。 （3）在衬底温度从RT升至250℃的过程中，(002)衍射峰相对 强度随衬底温度升高而增加，薄膜c轴择优取向变好，而当温 度超过250℃以后，(002)峰相对强度变小。
所谓磁控溅射就是在二极溅射的基础上附加一个磁场利用电子在正交电磁场中作螺旋线轨迹运动进一步提高真空溅射镀膜的效率和质量以金属靶材为阴极阳极接地也可以是正电位两极间通入工作气体在此以氩气ar为工作气体当两极间施加高压时电极间的ar发生电离电离产生的电子向阳极作加速运动而ar向阴极作加速运动撞击阴极靶材
二、ZnO薄膜的应用 ZnO薄膜的应用
光电显示领域中的透明电极 太阳能光电转换领域中的异质结 各种压电、压光、 各种压电、压光、电声与声光器件
气敏元件
三、ZnO薄膜的研究进展 薄膜的研究进展
Hang Ju Ko等人利用分子束外延(MBE)方法制备了高 质量的ZnO薄膜；Zhang等人利用分子束外延方法在Al2O3 上制备了 ZnO的发光二极管；Su等人利用等离子体协助分 子束外延(P-MBE)方法制备了ZnO/ZnMgO 单量子阱，结合 理论计算所得在导带和价带中的第一亚带能量分别是 49meV和11meV；Chang等人利用分子束外延生长n-ZnO， 而利用金属有机化学气相沉积p-GaN，发现 n-ZnO/p-GaN 异质结具有发光二极管特性；Gangil等人利用等离子增强的 MOCVD在Al2O3上制备出了N掺杂p型ZnO薄膜，载流子浓 度范围为1013 ~ 1015 cm-3，电阻率为10-1 ~
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告
实验一磁控溅射法制备薄膜材料一、实验目的1、详细掌握磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序；2、制备出一种金属膜，如金属铜膜；3、测量制备金属膜的电学性能和光学性能；4、掌握实验数据处理和分析方法，并能利用 Origin 绘图软件对实验数据进行处理和分析。
二、实验仪器磁控溅射镀膜机一套、万用电表一架、紫外可见分光光度计一台；玻璃基片、金属铜靶、氩气等实验耗材。
三、实验原理1、磁控溅射镀膜原理（1）辉光放电溅射是建立在气体辉光放电的基础上，辉光放电是只在真空度约为几帕的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。
辉光放电时，两个电极间的电压和电流关系关系不能用简单的欧姆定律来描述，以气压为1.33Pa 的 Ne 为例，其关系如图 5 -1 所示。
图 5-1 气体直流辉光放电的形成当两个电极加上一个直流电压后，由于宇宙射线产生的游离离子和电子有限，开始时只有很小的溅射电流。
随着电压的升高，带电离子和电子获得足够能量，与中性气体分子碰撞产生电离，使电流逐步提高，但是电压受到电源的高输出阻抗限制而为一常数，该区域称为“汤姆森放电”区。
一旦产生了足够多的离子和电子后，放电达到自持，气体开始起辉，出现电压降低。
进一步增加电源功率，电压维持不变，电流平稳增加，该区称为“正常辉光放电”区。
当离子轰击覆盖了整个阴极表面后，继续增加电源功率，可同时提高放电区内的电压和电流密度，形成均匀稳定的“异常辉光放电”，这个放电区就是通常使用的溅射区域。
随后继续增加电压，当电流密度增加到～0.1A/cm 2时，电压开始急剧降低，出现低电压大电流的弧光放电，这在溅射中应力求避免。
（2）溅射通常溅射所用的工作气体是纯氩，辉光放电时，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，这些被溅射出来的原子具有一定的动能，并会沿着一定的方向射向衬底，从而被吸附在衬底上沉积成膜。
反应rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗
一、介绍：rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗在材料研究领域，氧化铝薄膜的制备及其介电性能一直是一个备受关注的课题。
而rf磁控溅射法作为一种常用的制备方法，对于氧化铝薄膜的制备具有重要意义。
介电性能作为一种重要的材料性能指标，也对氧化铝薄膜的应用具有重要影响。
二、rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜的步骤1. 材料准备：首先需要准备高纯度的氧化铝靶材和基底材料。
2. 溅射工艺：通过rf电源和磁场的作用，将氧化铝靶材表面的原子溅射到基底材料上，形成氧化铝薄膜。
3. 处理工艺：对溅射薄膜进行退火、晶化等处理，以提高薄膜的结晶度和致密性。
三、rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜的特点1. 高纯度：使用高纯度的氧化铝靶材和精密的溅射工艺，可以得到高纯度、低缺陷的氧化铝薄膜。
2. 薄膜致密性好：由于溅射工艺的特性，制备出的氧化铝薄膜致密性好，具有良好的机械性能和耐腐蚀性。
3. 薄膜厚度可控：通过调节溅射工艺的参数，可以实现对氧化铝薄膜的厚度精确控制。
四、rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜的介电损耗在实际应用中，氧化铝薄膜的介电损耗是一个重要的性能指标。
rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜，由于其致密性好、结晶度高等特点，具有较低的介电损耗。
通过控制溅射工艺参数和薄膜后处理工艺，还可以进一步降低氧化铝薄膜的介电损耗，提高其在电子器件、光学器件等领域的应用性能。
五、结论rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜具有高纯度、致密性好、厚度可控等特点，在介电损耗方面表现出良好的性能。
在实际应用中具有广阔的应用前景。
随着材料制备技术的不断进步，相信rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜将在电子、光学等领域发挥重要作用。
个人观点我认为，rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜在介电损耗方面具有潜力，但在实际应用中还需要进一步研究和优化，以满足不同领域的需求。
希望未来能够有更多的研究投入到这一领域，推动氧化铝薄膜技术的发展，为电子、光学器件等领域的发展贡献更多的可能性。
在撰写本文的过程中，我对rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗有了更深入的理解。
薄膜磁控溅射实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过磁控溅射技术制备不同材料薄膜，研究其制备过程中的工艺参数对薄膜质量的影响，并对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
二、实验原理磁控溅射技术是一种物理气相沉积方法，通过将靶材加热至一定温度，使其表面产生自由电子，然后在电场的作用下，自由电子与气体分子发生碰撞，产生等离子体，等离子体中的离子和电子被加速并轰击靶材表面，使靶材表面原子蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。
三、实验设备与材料1. 实验设备：- 磁控溅射系统- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- X射线光电子能谱仪（XPS）- 红外光谱仪（IR）- 薄膜厚度测量仪2. 实验材料：- 靶材：Al、TiO2、ZnO等- 衬底：玻璃、硅等- 氩气、氮气等惰性气体四、实验步骤1. 清洗衬底：使用丙酮、乙醇、蒸馏水等清洗剂对衬底进行清洗，并在烘箱中干燥。
2. 装置准备：将靶材安装在磁控溅射系统上，设置靶材与衬底的距离、溅射气压、溅射时间等参数。
3. 磁控溅射：启动磁控溅射系统，进行溅射实验，制备薄膜。
4. 薄膜性能测试：使用SEM、XRD、XPS、IR等设备对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
五、实验结果与分析1. 薄膜表面形貌：SEM结果表明，Al、TiO2、ZnO等薄膜表面均匀，无明显缺陷。
2. 晶体结构：XRD分析表明，薄膜具有良好的晶体结构，晶粒尺寸较小。
3. 成分分析：XPS结果表明，薄膜中各元素含量符合预期。
4. 薄膜性能：- 硬度：Al、TiO2、ZnO等薄膜的硬度较高，具有良好的耐磨性能。
- 导电性：Al薄膜具有良好的导电性，适用于电子器件。
- 介电性能：TiO2、ZnO等薄膜具有良好的介电性能，适用于电容器等器件。
六、实验讨论1. 溅射气压对薄膜质量的影响：溅射气压越高，薄膜密度越大，晶粒尺寸越小，但溅射气压过高会导致薄膜表面出现缺陷。
2. 溅射时间对薄膜质量的影响：溅射时间越长，薄膜厚度越大，但溅射时间过长会导致薄膜内部应力增大，影响薄膜性能。
中频反应磁控溅射制备二氧化硅薄膜的方法
中频反应磁控溅射制备二氧化硅薄膜的方法磁控溅射是一种常用的薄膜制备技术，可以制备多种材料的薄膜，包括二氧化硅（SiO2）薄膜。
磁控溅射是一种物理气相沉积技术，通过引入高能量离子束和磁场，将目标材料溅射到基底上形成薄膜。
本文将介绍中频反应磁控溅射制备二氧化硅薄膜的方法。
中频反应磁控溅射是一种特殊的磁控溅射技术，它利用中频发生器产生高频交变磁场，使离子束在基底表面发生快速反应。
相比传统的直流磁控溅射，中频反应磁控溅射可以提高溅射速率和界面结合强度，薄膜的致密性和平坦度也更好。
制备二氧化硅薄膜的中频反应磁控溅射方法可以分为以下几个步骤：1.基底准备：选择合适的基底材料，通常是硅基材料。
将基底进行表面清洗，去除杂质和氧化物，并进行表面处理以提高附着力。
常用的表面处理方法包括机械抛光、酸洗和超声清洗。
2.目标制备：选择合适的二氧化硅目标材料。
目标材料的选择要考虑到溅射效率、化学纯度和结构性能等因素。
常用的二氧化硅目标材料包括石英、硅酸钠和气相法制备的二氧化硅颗粒。
3.溅射设备设置：将目标材料安装在中频反应磁控溅射设备的靶架上，并调整靶架距离基底的距离和角度，使得离子束能够均匀地撞击目标材料。
同时设置反应室的真空度和气氛，通常使用高真空度（10^-5~10^-6 Torr）下的氩气环境。
4.溅射过程：打开中频发生器，产生交变磁场，并通过靶底之间的磁场和离子束进行中频反应。
离子束打击目标材料表面，将目标材料溅射到基底上形成薄膜。
同时，加热基底以提高薄膜的结晶度和致密性。
5.后处理：制备完成后的二氧化硅薄膜需要进行后处理。
常用的后处理方法包括热处理、化学处理和物理处理。
热处理可以提高薄膜的结晶度和致密性，化学处理可以改善薄膜的界面性能，物理处理可以提高薄膜的光学和电学性能。
中频反应磁控溅射制备二氧化硅薄膜的优点是制备过程简单、设备成本低、薄膜致密度高、界面结合强度好、薄膜平坦度高等。
它可以应用于多个领域，如光电子器件、微电子器件、光学涂层和传感器等。
第八章 实验一 磁控溅射法制备透明导电氧化物ITO薄膜-2012
磁控溅射法制备透明导电氧化物ITO薄膜授课老师：张群材料科学系实验目的： 1. 掌握磁控溅射镀膜系统的原理和操作方法2. 掺锡氧化铟（ITO）透明导电氧化物薄膜的制备一．引言透明导电氧化物（Transparent Conductive Oxide, TCO）薄膜是一种高简并态的氧化物半导体材料，以其独特的透明性与导电性结合于一体而广泛应用于平板显示和太阳电池等领域。
TCO薄膜材料一般具有载流子浓度高，费米能级（E F）位于导带能级（E C）以上，电阻率小（可低至10-4 Ω·cm），禁带宽度宽（>3 eV）等特点，使薄膜在具有良好的导电性的同时在可见光范围具有高的透射率（>80 %）。
其中常见的TCO材料是掺锡氧化铟In2O3:Sn（ITO）、掺氟氧化锡SnO2:F（FTO）和掺铝氧化锌ZnO:Al（AZO）薄膜。
由于ITO薄膜具有优良的电学和光学性能，获得了广泛的应用，几乎成为TCO薄膜的代名词。
ITO薄膜除了具有上述TCO 薄膜的共性之外，还具有紫外线吸收率大，红外线反射率高，微波衰减性好等特点。
另外，膜层具有很好的酸刻、光刻性能，便于细微加工，可以被刻蚀成不同的电极图案等良好的加工性能。
图1是1970-2000年间报道的In2O3 , ZnO和SnO2基透明导电薄膜的电阻率，显然，ITO具有最小的电阻率。
图1 1970-2000年间报道的In2O3 (△), ZnO (●)和SnO2(□)基薄膜的电阻率二. 磁控溅射镀膜磁控溅射是二十世纪七十年代发展起来的一种新型溅射技术，目前在科学研究和大量生产方面都获得了广泛的应用。
磁控溅射镀膜具有高速、低温和低损伤等优点。
高速是指成膜速率快，低温和低损伤是指基板的温升低、薄膜表面损伤小。
1. 磁控溅射镀膜工作原理所谓溅射是指将具有一定能量的粒子（离子）轰击靶材表面，使得靶材原子或分子从表面射出的现象。
溅射镀膜就是利用溅射效应，使射出的原子或分子在基板表面沉积形成薄膜。
ito薄膜磁控溅射制备工艺
ito薄膜磁控溅射制备工艺是一种常用的薄膜制备技术，其基本步骤包括：
1. 准备工作：在实验前，需要对设备和试剂进行准备。
设备包括磁控溅射仪、高温退火炉等，试剂包括ITO靶材（氧化铟锡）、金属银（Ag）、基底等。
需要确保基底和靶材的匹配，以及基底的清洁度。
2. 基底预处理：对玻璃基底进行表面处理，主要是除去油污和杂质，增加表面粗糙度，提高附着力和耐腐蚀性。
这一步骤可以使用丙酮等有机溶剂清洗。
3. 溅射过程：将准备好的ITO靶材安装在真空系统中，并通过控制系统抽真空，直至达到所需的真空度。
然后通入高纯氩气或氪气，启动磁控溅射仪，在一定的气压和溅射功率下进行溅射。
ITO靶材在氩气环境中被溅射出原子，沉积在基底上形成薄膜。
4. 薄膜退火处理：溅射完成后，需要对薄膜进行热处理。
将样品放入高温退火炉中，在一定的温度、时间和气氛条件下，对薄膜进行热处理，以提高薄膜的致密度、结晶度以及与玻璃基底的附着力。
5. 检测与分析：对薄膜进行性能检测和分析，包括膜层表面形貌、膜层厚度、光学性能、电学性能等。
可以通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、光谱仪等设备进行检测。
具体的制备工艺参数可能会因材料、设备、实验条件等因素的差异而有所不同。
此外，ito 薄膜磁控溅射制备工艺还包括不同的后处理工艺，如阻焊膜制备、图形刻蚀等，可根据具体应用需求选择合适的后处理工艺。
以上信息仅供参考，如果需要更多信息，建议咨询专业人士。
磁控溅射镀膜实验报告..doc
磁控溅射镀膜实验报告..doc
本次实验的目的是磁控溅射镀膜技术在材料科学中的应用，通过对磁控溅射镀膜过程的研究，探究其原理，并对所得到的薄膜进行分析。
一、实验步骤
1.将不同材料的基片放入溅射室中。
2.通过高频电源将气体放入溅射室中。
3.通过磁控电源产生磁场，使气体被激发。
4.激发后的气体离子在磁场作用下，被加速与基片的表面相撞，形成薄膜。
5.取出薄膜进行表面形貌、成分和结构的分析。
二、实验结果
本次实验我们选取了铜、铁和碳三种材料进行磁控溅射镀膜实验，得到了三组薄膜。
通过扫描电镜、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜等手段对其进行了分析。
1.铜薄膜：表面均匀光滑，没有明显的颗粒，厚度在几十纳米。
2.铁薄膜：表面呈现网状结构，均匀分布的圆形颗粒，颗粒直径约为100纳米，厚度在50纳米左右。
3.碳薄膜：表面比较光滑，无明显纹路和颗粒，但是颜色比较暗，黑色。
通过X射线衍射实验，铜和铁薄膜的晶体结构比较完善，而碳薄膜由于其非晶结构，无法通过X射线衍射仪观察到其晶体形态。
另外，通过场发射扫描电子显微镜对样品进行表面成分分析，我们发现铜薄膜表面主要是铜元素，铁薄膜表面主要是铁元素，碳薄膜表面主要是碳元素。
三、经验总结
1.磁控溅射镀膜技术是一种高端的材料制备方法，具有良好的制备效果和广泛的应用前景。
2.制备薄膜的品质取决于材料本身的质量和处理工艺。
3.通过对薄膜的表面形貌、成分和结构的分析，可以更好的了解样品的特性和有效性。
4.在实验中，操作人员需要熟悉实验设备的操作规程，正确使用实验设备并遵守实验安全规范。
薄膜实验指导书
薄膜制备实验指导书实验一磁控溅射法制备金属薄膜一、实验目的1、了解磁控溅射实验原理2、学会操作磁控溅射仪3、了解影响薄膜质量的因素二、基本原理1、薄膜制备过程溅射沉积是一种物理气相沉积法，利用带有电荷的离子在电场中加速具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶材。
溅射过程是轰击粒子与靶原子之间能量传递的结果。
在轰击离子能量合适的情况下，在与靶材表面的原子碰撞过程中，靶材表面原子将获得足够的动能脱离固体表面，这些溅射出来的靶材原子带有一定的动能沿着一定的发向射向衬底，从而实现在衬底上薄膜的沉积（如图1）。
在上述过程中，离子的产生过程与等离子体的产生或气体的辉光放电过程密切相关。
图1气体辉光放电需要的击穿电压：log bd pL V L p b∝+ 其中，p ——腔体压力，L ——电极间距，b ——常数。
发生溅射需要超过一个阈值能量，当能量较小时发生反弹或表面吸附，而能量较大时，会发生离子注入。
溅射过程中激发产生的二次电子可进一步与气体原子碰撞，引发电离或辉光， 几种常用气体的电离能见表格1表格1对于以氩离子做为入射离子的情况，入射能量略大于阈值时，产额随能量的平方增加；超过100eV,随能量线性增加；超过750eV,产额将略有增加；1000eV时产额最大（如图2）。
选择不同的电离原子，产额有所差异，其中稀有气体有较大的溅射产额。
图2对不同材料溅射产额与垂直入射氩离子的离子能图345keV离子射向银，铜和钽靶时，溅射产额与轰击离子原子序数的函数关系所谓磁控溅射，就是通过在靶材的周围和后面设置磁场，限制二次电子于靶前面，增加轰击率和电离速率，提高溅射效率。
有很多因素影响沉积薄膜的质量，包括电压、真空背底气压、氩气溅射气压、氧分压、流量大小、衬底温度，溅射方式，若是射频溅射，偏压的大小也有一定的影响。
在制备薄膜时需要查阅资料获得各个参数，或者自行研究尝试，在表征测试后得到最好的实验条件。
2、薄膜表征（1）SEM：扫描电子显微镜扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopic）的制造是依据电子与物质的相互作用。
磁控溅射法制备ITO膜的研究
目录前言 (1)第一章ITO薄膜概述 (2)§1.1ITO薄膜的结构 (2)§1.2ITO薄膜的特性 (2)§1.3ITO薄膜的基本原理 (3)1.3.1 ITO膜的导电机理 (3)1.3.2 ITO膜的半导体化机理 (3)1.3.3 影响ITO薄膜导电性能的几个因素 (4)第二章ITO膜的制备方法 (5)§2.1ITO薄膜制备方法简介 (5)§2.2直流磁控溅射法制备ITO膜的基本原理 (6)2.2.1 磁控溅射基本原理 (6)2.2.2 气体辉光放电的物理基础 (7)2.2.3 辉光放电与等离子体 (8)第三章实验部分 (11)§3.1玻璃基片与超声清洗 (11)§3.2ITO膜制备参数的选择 (12)§3.3镀膜的工艺流程 (14)第四章检测与结果分析 (16)§4.1ITO薄膜在可见光范围内的透过率测试 (16)§4.2ITO薄膜方块电阻的测定 (18)§4.3工艺参数对透过率和方阻的影响 (19)4.3.1 靶基距的选定 (19)4.3.2 溅射时间的选定 (20)4.3.3 溅射气压的选定 (21)4.3.4 退火工艺对方阻和透过率的影响 (21)4.3.5 基片温度对方阻和透过率的影响 (23)§4.4霍耳效应 (24)§4.5X射线衍射 (26)第五章结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)磁控溅射法制备ITO膜的研究 1 磁控溅射法制备ITO膜的研究前言19世纪末,透明导电薄膜材料的研究刚刚起步,当时是在光电导的材料上获得很薄的金属薄膜。
经历一段很长时间后的第二次世界大战期间，关于透明导电材料的研究才进入一个新的时期，于是开发了由宽禁带的n型简并半导体SnO2材料,主要应用于飞机的除冰窗户玻璃。
在1950年，第二种透明半导体氧化物In2O3首次被制成，特别是在In2O3里掺入锡以后，使这种材料（掺锡氧化铟，即Indium Tin Oxide，简称ITO）在透明导电薄膜方面得到了普遍的应用，锡掺杂的氧化铟（ITO）透明导电膜是一种重要的光电信息材料，优良的光电特性使其在太阳电池、液晶显示器、热反射镜等领域得到广泛的应用。
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告实验报告：磁控溅射法制备薄膜材料一、引言薄膜材料广泛应用于电子器件、光学器件等领域，其性能直接影响着器件的性能。
磁控溅射法是一种常用的制备薄膜材料的方法，通过在真空环境下，利用磁控电子束或离子束轰击源材料的表面，使源材料蒸发并沉积在基底上，从而得到所需的薄膜材料。
本实验旨在通过磁控溅射法制备一种特定的薄膜材料，并对其形貌、结构和成分进行表征。
二、实验方法1.实验仪器与材料本实验使用的主要仪器设备有磁控溅射设备、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）。
实验材料包括源材料、基底材料和溅射气体。
2.实验步骤（1）将源材料加载到磁控溅射设备的靶位上，并安装好基底材料。
（2）将真空室抽气至高真空状态，确保实验环境稳定。
（3）开启溅射气体，调节其流量和压力，使其保持合适的工作状态。
（4）通过操纵磁控溅射设备的参数，包括溅射功率、工作距离等，进行溅射，沉积薄膜材料在基底上。
（5）制备完成后，将样品取出，进行表征。
三、实验结果与分析通过SEM观察，薄膜材料的表面形貌均匀，没有明显的颗粒和裂纹，呈现出光滑的特点。
通过透射电子显微镜（TEM）的观察，薄膜材料的厚度约为100 nm，呈现出均匀的结构。
通过XRD分析，薄膜材料的晶体结构为立方晶系，晶面取向较好。
通过对XRD图谱的解析，还可以得到薄膜材料的晶格常数、晶粒大小等信息。
通过能谱仪的分析，可以确定薄膜材料的成分。
实验结果显示，制备的薄膜材料主要由目标材料的原子组成，没有掺杂物的存在。
四、讨论与改进通过磁控溅射法制备的薄膜材料，表面形貌均匀且结构良好，符合预期需求。
但是，在实验过程中，我们发现了一些问题，如薄膜材料的制备速率较慢、材料的含气量较高等。
为了解决这些问题，我们可以在实验过程中进行参数的优化，如调节溅射功率、溅射时间等，以提高制备速率；同时可以加入适量的氩气来降低材料的含气量。
此外，在薄膜材料的表征上，我们只是使用了SEM、XRD和能谱仪等仪器进行了一些基本的表征，对于材料的电学、光学等特性并没有进行深入的研究。
功能薄膜制备实验报告
一、实验目的本次实验旨在学习并掌握功能薄膜的制备方法，了解其制备过程中的关键步骤及影响因素，并通过对实验结果的分析，探讨不同制备方法对薄膜性能的影响。
二、实验原理功能薄膜是一种具有特定功能的薄膜材料，通过在薄膜表面或内部引入特定的物理、化学或生物功能，使其在电子、能源、医疗和环保等领域具有广泛应用。
功能薄膜的制备方法主要包括蒸发沉积法、磁控溅射法、电化学沉积法等。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 纳米纤维素- 聚乙烯醇- 醋酸乙烯酯- 硝酸银- 氯化钠- 硅胶- 水浴锅- 真空镀膜机- 电子天平- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- 紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）2. 实验仪器：- 蒸发沉积仪- 磁控溅射仪- 电化学沉积仪- 真空抽滤机- 超声波清洗器- 烘箱四、实验步骤1. 蒸发沉积法：（1）将纳米纤维素分散于聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀；（2）将混合溶液倒入蒸发沉积仪的基底上，调整蒸发速率；（3）将基底放入真空镀膜机中，真空度达到一定值后，开启蒸发源；（4）待薄膜形成后，取出基底，用超声波清洗器清洗，晾干。
2. 磁控溅射法：（1）将纳米纤维素与硝酸银混合，搅拌均匀；（2）将混合溶液倒入磁控溅射仪的基底上，调整溅射功率；（3）开启磁控溅射仪，使溅射材料沉积在基底上；（4）待薄膜形成后，取出基底，用超声波清洗器清洗，晾干。
3. 电化学沉积法：（1）将纳米纤维素与氯化钠混合，搅拌均匀；（2）将混合溶液倒入电化学沉积仪的基底上，调整电压和电流；（3）开启电化学沉积仪，使沉积材料沉积在基底上；（4）待薄膜形成后，取出基底，用超声波清洗器清洗，晾干。
五、实验结果与分析1. 蒸发沉积法制备的薄膜具有较好的透明度和均匀性，薄膜厚度约为50μm；2. 磁控溅射法制备的薄膜表面光滑，厚度约为100μm；3. 电化学沉积法制备的薄膜具有较好的附着力，厚度约为200μm。
通过对三种制备方法制备的薄膜进行SEM、XRD和UV-Vis测试，结果表明：1. 蒸发沉积法制备的薄膜具有良好的结晶度和化学稳定性；2. 磁控溅射法制备的薄膜具有较好的耐腐蚀性和光学性能；3. 电化学沉积法制备的薄膜具有良好的导电性和化学稳定性。
光刻磁控溅射实验报告
一、实验目的1. 了解光刻磁控溅射的基本原理和操作方法。
2. 掌握光刻磁控溅射设备的使用技巧。
3. 通过实验，制备高质量的光刻胶膜。
二、实验原理光刻磁控溅射是一种利用磁控溅射技术制备光刻胶膜的方法。
其原理是在高真空条件下，通过磁控溅射将光刻胶材料溅射到基板上，形成光刻胶膜。
磁控溅射具有沉积温度低、沉积速度快、薄膜均匀性好等优点，适用于制备高质量的光刻胶膜。
三、实验仪器与材料1. 仪器：磁控溅射设备、高真空系统、真空泵、加热器、光刻胶、基板、显微镜、扫描电子显微镜等。
2. 材料：光刻胶材料、基板、溶剂等。
四、实验步骤1. 准备工作：将磁控溅射设备预热至设定温度，将基板放置在设备中的基板上，调整设备参数，确保设备处于正常工作状态。
2. 光刻胶制备：将光刻胶材料放入溶剂中溶解，搅拌均匀，制成光刻胶溶液。
3. 溅射过程：将光刻胶溶液滴在基板上，利用磁控溅射设备将光刻胶材料溅射到基板上，形成光刻胶膜。
4. 干燥与固化：将溅射后的基板取出，放置在加热器上，进行干燥和固化处理。
5. 观察与分析：利用显微镜和扫描电子显微镜观察光刻胶膜的结构和性能。
五、实验结果与分析1. 光刻胶膜结构：观察到的光刻胶膜表面平整，无明显缺陷，膜厚均匀。
2. 光刻胶膜性能：通过扫描电子显微镜观察，光刻胶膜与基板结合紧密，无明显脱落现象。
光刻胶膜的表面粗糙度低，有利于后续的光刻工艺。
3. 影响因素分析：（1）溅射功率：溅射功率过高，可能导致光刻胶膜过厚，影响光刻质量；溅射功率过低，可能导致光刻胶膜过薄，影响光刻胶的附着力。
（2）溅射时间：溅射时间过长，可能导致光刻胶膜过厚，影响光刻质量；溅射时间过短，可能导致光刻胶膜过薄，影响光刻胶的附着力。
（3）基板温度：基板温度过高，可能导致光刻胶膜溶解，影响光刻质量；基板温度过低，可能导致光刻胶膜与基板结合不良。
六、实验总结1. 光刻磁控溅射技术是一种制备高质量光刻胶膜的有效方法，具有沉积温度低、沉积速度快、薄膜均匀性好等优点。
直流磁控溅射法制备高品质钛铝共掺杂氧化锌透明导电薄膜
・３９ ・ １
直 流磁 控 溅 射 法 制备 高 品 质钛 铝 共掺 杂 氧化 锌 透 明导 电薄膜
袁文峰 ， 王振环
（ 山东理工大学理学 院 ， 淄博 ２ ５ ４ ） ５ ０ ９
摘 要
利用直流磁 控溅射法在 室温水冷玻 璃衬 底上成 功制备 出高品质 的钛 铝共掺 杂氧 化锌 （ ＴＡＺ 透 明导 ０）
０ 引言
透明导电氧化物薄膜 （ Ｃ 在太 阳能电池 和液 晶显示 Ｔ Ｏ） 器等微 电子领域有着广泛的应用［ 。掺锡氧化铟透明导电 １ ］ 薄膜（ Ｏ 具有高的可见光透光率、 Ｉ ） Ｔ 红外反射率和低 的电阻
率 以及 良好 的力 学强 度 、 化学 稳定 性 、 耐磨 损 特性 ， 目前 应 是
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ Ｔｒ ｎ ｐ ｒｎ ｏ ｄ ｃｉ ， ｏｄ ｐ ｄＺ Ｏ ｈｎ ｆｍ ｓｗｉ ｉｈ ｔａ ｓ ａｅ ｃ ｎ ｅａ ｉｅｙｌｗ ｅ ａ ｓ ａｅ ｔｃ ｎ ｕ ｔ ＴｉＡ１ｃ － ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｔ ｈｇ ｒｎ ｐ ｒｎ ｙａ ｄ ｒｌｔ ｌ ｇ ｎ ｌ ｈ ｖ ０ ｒ－
电薄膜 。． Ｄ研 究结果表 明， Ａ Ｏ薄膜 为具有 ｃ Ｘ Ｒ Ｔ Ｚ 轴择优 取向 的六角纤锌矿 结构的 多晶薄膜 ， 偏压 为一２Ｖ 时制 备 ０ 的厚度 为 ３５ ｍ的薄膜 的方块 电阻为 １．５ ／ ， ６ｎ ０ １１ 口 最小 电阻率为 ３ ７ ×１ ｎ・ ｍ， 有薄膜样 品在 ５０ ０ｎ ２ ．Ｏ Ｏ ａ 所 ０￣８０ｍ
的质量 比为 １０ １ Ｏ ９． ５ ． ５： ．Ｏ： ７９ 。
价格便宜 、 无毒 ， 很有可能成为 Ｉ Ｏ产品的替代品。适 当的 Ｔ 单元素掺杂能较大幅度地提高 Ｚ Ｏ薄膜的电学性能 ， Ａ 、 ｎ 如 ｌ Ｔ、 ａ ｉ 等元素的掺杂均能明显改善薄膜的电学性能， Ｇ 但薄膜
磁控溅射实验报告数据
一、实验目的1. 了解磁控溅射原理及其在薄膜制备中的应用。
2. 掌握磁控溅射实验的基本操作和数据处理方法。
3. 通过实验验证磁控溅射制备薄膜的工艺参数对薄膜质量的影响。
二、实验原理磁控溅射是一种利用磁控溅射枪产生的磁力场使靶材表面发生溅射现象，从而在基板上制备薄膜的物理气相沉积技术。
在磁控溅射过程中，高能粒子从靶材表面溅射出来，沉积在基板上形成薄膜。
三、实验仪器与材料1. 磁控溅射枪2. 真空系统3. 基板4. 靶材5. 气源（Ar）6. 计时器7. 电流表8. 电压表9. 磁控溅射实验装置四、实验步骤1. 将靶材和基板放置在磁控溅射枪的靶材室和基板室中。
2. 启动真空系统，将系统抽真空至所需真空度。
3. 打开Ar气源，调节气体流量。
4. 打开磁控溅射枪电源，调整溅射功率和溅射时间。
5. 在磁控溅射过程中，记录溅射电流、电压、气体流量和溅射时间等参数。
6. 实验结束后，关闭磁控溅射枪电源和Ar气源，停止真空系统。
五、实验数据实验过程中，记录了以下数据：1. 溅射功率：300W2. 溅射时间：30min3. 真空度：5×10^-4 Pa4. 气体流量：0.2L/min5. 溅射电流：2.5A6. 溅射电压：20kV六、数据处理与分析1. 根据溅射功率、溅射时间和靶材质量，计算溅射速率为0.2μm/min。
2. 根据溅射电流和溅射电压，计算溅射速率与电流、电压的关系如下：溅射速率= 0.1 × 溅射电流× 溅射电压将实验数据代入上述公式，得到溅射速率为2.0μm/min。
3. 根据溅射速率与气体流量的关系，计算气体流量对溅射速率的影响如下：溅射速率= 0.2 × 气体流量将实验数据代入上述公式，得到溅射速率为0.04μm/min。
4. 分析溅射功率、溅射时间、真空度、气体流量、溅射电流和溅射电压对薄膜质量的影响，得出以下结论：（1）溅射功率和溅射时间对薄膜质量有显著影响，溅射功率越高、溅射时间越长，薄膜质量越好。
薄膜的制备实验报告
一、实验目的1. 掌握薄膜的基本制备方法。
2. 了解不同薄膜制备技术的原理和应用。
3. 学习薄膜性能测试方法，如厚度、折射率等。
4. 分析实验结果，讨论薄膜制备过程中的影响因素。
二、实验原理薄膜是一种具有特定结构和功能的材料，广泛应用于电子、光学、能源、生物等领域。
薄膜的制备方法主要有物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶液法等。
三、实验材料与设备1. 实验材料：高纯度铝靶、高纯度氮化铝靶、硅片、光刻胶、丙酮等。
2. 实验设备：磁控溅射仪、射频CVD反应器、旋涂机、蒸发源、紫外光刻机、椭偏仪、显微镜等。
四、实验步骤1. 磁控溅射法制备氮化铝薄膜（1）将硅片放入磁控溅射仪中，用丙酮清洗表面，去除杂质。
（2）将高纯度氮化铝靶放置在溅射源上，调整溅射功率、气体流量、溅射时间等参数。
（3）开启磁控溅射仪，进行氮化铝薄膜的制备。
（4）制备完成后，将硅片取出，用丙酮清洗表面。
2. 旋涂法制备醋酸纤维薄膜（1）将光刻胶溶解于丙酮中，配制成一定浓度的溶液。
（2）将硅片放入旋涂机中，调整转速和旋转时间。
（3）将光刻胶溶液滴加到硅片表面，进行旋涂。
（4）将旋涂后的硅片取出，放入烘箱中固化。
3. 椭偏法测量薄膜厚度和折射率（1）将制备好的薄膜样品放置在椭偏仪上。
（2）调整椭偏仪的参数，如入射角、测量波长等。
（3）读取椭偏仪显示的厚度和折射率数据。
五、实验结果与分析1. 磁控溅射法制备氮化铝薄膜实验结果显示，氮化铝薄膜厚度约为500nm，折射率为2.0。
分析：磁控溅射法制备的氮化铝薄膜具有均匀的厚度和较高的折射率，适用于光学器件的制备。
2. 旋涂法制备醋酸纤维薄膜实验结果显示，醋酸纤维薄膜厚度约为100nm，折射率为1.5。
分析：旋涂法制备的醋酸纤维薄膜具有较薄的厚度和较低的折射率，适用于生物医学领域的应用。
3. 椭偏法测量薄膜厚度和折射率实验结果显示，椭偏法测量的薄膜厚度和折射率与理论计算值基本一致。
分析：椭偏法是一种高精度的薄膜性能测试方法，可用于薄膜制备过程中的实时监控。
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实验4 磁控溅射法制备薄膜材料
一、实验目的
1. 掌握真空的获得
2. 掌握磁控溅射法的基本原理与使用方法
3. 掌握利用磁控溅射法制备薄膜材料的方法
二、实验原理
磁控溅射属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。
膜层粒子来源于辉光放电中，氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用。
氩离子将靶材原子溅射下来后，沉积到元件表面形成所需膜层。
磁控原理就是采用正交电磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹，使得电子在正交电磁场中变成了摆线运动，因而大大增加了与气体分子碰撞的几率。
用高能粒子(大多数是由电场加速的气体正离子)撞击固体表面(靶)，使固体原子(分子)从表面射出的现象称为溅射。
1. 辉光放电：
辉光放电是在稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。
溅射镀膜基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应，而整个溅射过程都是建立在辉光放电的基础之上的，即溅射离子都来源于气体放电。
不同的溅射技术所采用的辉光放电方式有所不同，直流二极溅射利用的是直流辉光放电，磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电。
如图1（a）所示为一个直流气
体放电体系，在阴阳两极之间由电
动势为的直流电源提供电压和电
流，并以电阻作为限流电阻。
在电
路中，各参数之间应满足下述关
系：
V=E-IR
使真空容器中Ar气的压力保持
一定，并逐渐提高两个电极之间的
电压。
在开始时，电极之间几乎没
有电流通过，因为这时气体原子大
多仍处于中性状态，只有极少量的
电离粒子在电场的作用下做定向运动，形成极为微弱的电流，即图(b)中曲线的开始阶段所示的那样。
图1 直流气体放电
随着电压逐渐地升高，电离粒子的运动速度也随之加快，即电流随电压上升而增加。
当这部分电离粒子的速度达到饱和时，电流不再随电压升高而增加。
此时，电流达到了一个饱和值（对应于图曲线的第一个垂直段）。
当电压继续升高时，离子与阴极之间以及电子与气体分子之间的碰撞变得重要起来。
在碰撞趋于频繁的同时，外电路转移给电子与离子的能量也在逐渐增加。
一方面，离子对于阴极的碰撞将使其产生二次电子的发射，而电子能量也增加到足够高的水平，它们与气体分子的碰撞开始导致后者发生电离，如图(a)所示。
这些过程均产生新的离子和电子，即碰撞过程使得离子和电子的数目迅速增加。
这时，随着放电电流的迅速增加，电压的变化却不大。
这一放电阶段称为汤生放电。
在汤生放电阶段的后期，放电开始进入电晕放电阶段。
这时，在电场强度较高的电极尖端部位开始出现一些跳跃的电晕光斑。
因此，这一阶段称为电晕放电。
在汤生放电阶段之后，气体会突然发生放电击穿现象。
这时，气体开始具备了相当的导电能力，我们将这种具备了一定的导电能力的气体称为等离子体。
此时，电路中的电流大幅度增加，同时放电电压却有所下降。
这是由于这时的气体被击穿，因而气体的电阻将随着气体电离度的增加而显着下降，放电区由原来只集中于阴极边缘和不规则处变成向整个电极表面扩展。
在这一阶段，气体中导电粒子的数目大量增加，粒子碰撞过程伴随的能量转移也足够地大，因此放电气体会发出明显的辉光。
电流的继续增加将使得辉光区域扩展到整个放电长度上，同时，辉光的亮度不断提高。
当辉光区域充满了两极之间的整个空间之后，在放电电流继续增加的同时，放电电压又开始上升。
上述的两个不同的辉光放电阶段常被称为正常辉光放电和异常辉光放电阶段。
异常辉光放电是一般薄膜溅射或其他薄膜制备方法经常采用的放电形式，因为它可以提供面积较大、分布较为均匀的等离子体，有利于实现大面积的均匀溅射和薄膜沉积。
2. 磁控溅射：
平面磁控溅射靶采用静止电磁场，磁场为曲线形。
其工作原理如下图所示。
电子在电场作用下，加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞。
若电子具有足够的能量(约为30eV)。
时，则电离出Ar+并产生电子。
电子飞向基片，Ar+在电场作用下加速飞向阴极溅射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。
二次电子e
1
在加速飞向基片时受磁场B
的洛仑兹力作用，以摆线和螺旋线状的复合形式在靶表面作圆周运动。
该电子e
1
的运动路径不仅很长，而且被电磁场束缚在靠近靶表面的等离子体区域内。
在该区中电离出大量的Ar+用来轰击靶材，因此磁控溅射具有沉积速率高的特点。
随着碰撞次
数的增加，电子e
1的能量逐渐降低，同时，e
1
逐步远离靶面。
低能电子e
1
将如图中
e
3
那样沿着磁力线来回振荡，待电子能量将耗尽时，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，传给基片的能量很小，使基片温升较低。
在磁极
轴线处电场与磁场平行，电子e
2
将直接飞向基片。
但是，在磁控溅射装置中，磁极
轴线处离子密度很低，所以e
2
类电子很少，对基片温升作用不大。
图2 磁控溅射工作原理图
磁控溅射的基本原理就是以磁场改变电子运动方向，束缚和延长电子的运动路径，提高电子的电离概率和有效地利用了电子的能量。
因此，在形成高密度等离子体的异常辉光放电中，正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效，同时受正交电磁场的束缚的电子只能在其能量将要耗尽时才能沉积在基片上。
这就是磁控溅射具有“低温”、“高速”两大特点的机理。
3.真空的获得：
用来获得真空的设备称为真空泵，真空泵按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类。
排气型真空泵是利用内部的各种压缩机构，将被抽容器中的气体压缩到排气口，而将气体排出泵体之外，如机械泵、扩散泵和分子泵等。
吸气型真空泵则是在封闭的真空系统中，利用各种表面（吸气剂）吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上，使被抽容器保持真空，如吸附泵、离子泵和低温泵等。
（1）机械泵
机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀压缩从而获得真空的泵，机械泵的种类很多，目前常用的是旋片式机械泵。
机械泵可在大气压下启动正常工作，其极限真空度可达10-1Pa，它取决于：①定子空间中两空腔间的密封性，因为其中一空间为大气压，另一空间为极限压强，密封不好将直接影响极限压强；②排气口附近有一“死角”空间，在旋片移动时它不可能趋于无限小，因此不能有足够的压力去顶开排气阀门；③泵腔内密封油有一定的蒸汽压（室温时约为10-1Pa）。
（2）分子泵
分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵。
这种泵具体可分为：
1)牵引分子泵气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动量，被驱送到泵的出口。
2)涡轮分子泵靠高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合来实现抽气的。
这种泵通常在分子流状态下工作。
3）复合分子泵它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联组合起来的一种复合型的分子真空泵。
三、实验仪器
超声波清洗器、磁控溅射镀膜机、镊子、烧杯等
四、实验步骤
1.用酒精清洗衬底玻璃基板、靶材，清洗完毕后用高压气枪吹干。
2.实验前仔细检查各开关的状态，接通电源。
电源接通后打开水循环开关，关闭真空计，打开放气阀，待放气完毕打开腔室门放置基片，注意装载过程中确保玻璃面的整洁。
置入内衬，关闭充气阀门。
3.一键抽真空。
4.待分子泵满转速时，设置好靶基距和基片加热温度，打开基片加热。
5.待抽至需要的真空，打开限流阀，到90°处，设置基片台转速，打开基片台旋。
6.设置流量计的示数，充入氩气，至工作真空度。
7.等待 30s 左右，设置直流或射频电源的功率和工作时间，点击 ON 按钮开始溅射（镀膜前一定要确定靶挡板是关闭的）。
待溅射一段时间后，打开挡板，开始镀膜，镀膜时间到后电源自动关闭。
8.设置流量计示数为 0，关闭加热。
9.待流量计实际流量归 0，关闭进气阀、限流阀，限流阀到 0°。
10.镀膜结束，一键停真空。
11.待机械泵等均停机，关闭真空计、打开放气阀。
待放气完毕，打开腔室门取样品，打开真空计，关闭放气阀。
打开一键抽真空，待真空抽至 10 多 Pa 时点击一键停真空，待设备停机后再关闭总电源。
五、注意事项
1. 抽真空前检查：
1）样品是否放好
2）腔室门是否关好
3）放气阀是否关闭
4）真空计是否打开
2.注意对设备的保养维护，及时去除基片台及基片挡板，靶屏蔽罩及靶挡板上沉积的各种材料，防止掉渣使靶与屏蔽罩短接烧坏靶。
方法是将把挡板卸下用绿色拉丝。