磁控溅射技术新进展及应用
山东射频磁控溅射用途
山东射频磁控溅射用途山东射频磁控溅射是一种常见的薄膜沉积技术,主要用于制备各种材料的薄膜,广泛应用于光电、化学、电子、信息、医疗等领域。
下面我将详细介绍山东射频磁控溅射的技术原理和主要用途。
一、技术原理山东射频磁控溅射技术是利用高频电场和磁场共同作用下的阴极溅射现象进行薄膜的沉积。
其主要的工作原理如下:1. 高频电场作用:通过向靶材表面施加射频电场,使靶材处于高能状态,激发靶材表面原子和离子的运动。
2. 磁场作用:通过在溅射室内产生强磁场,将靶材表面激发的离子束束缚在一个狭小的区域内,使其以较高的速度冲击到基底表面。
同时,磁场还可以有效控制离子运动方向,提高靶材利用率和沉积速率。
3. 沉积:激发的原子和离子束经过磁场束缚后,以高速撞击到基底表面,形成均匀的薄膜。
二、主要用途山东射频磁控溅射技术主要应用于以下领域:1. 光电领域:利用射频磁控溅射技术可以制备出具有优良光学性能的薄膜材料,如透明导电膜、太阳能电池、液晶显示器背板等。
其中,透明导电膜是光电领域的重要材料之一,广泛应用于触摸屏、平板电脑、智能手机等电子产品中。
2. 化学领域:射频磁控溅射技术可以用于制备各种化学材料的薄膜,如金属氧化物薄膜、二氧化硅薄膜等。
这些薄膜在化学传感、催化反应、生物医学等领域具有重要应用价值。
3. 电子领域:通过射频磁控溅射技术可以制备高纯度的金属薄膜,用于制造电子元件。
例如,磁控溅射技术可以在集成电路制造中用于制备金属线路、金属散热片等关键部件。
4. 信息领域:射频磁控溅射技术可以制备高密度的磁性材料薄膜,用于制造硬盘、磁记录头等用于存储和读取信息的设备。
5. 医疗领域:射频磁控溅射技术可以制备抗菌薄膜、生物相容薄膜等用于医疗器械和医学器件的材料。
这些薄膜具有抑制细菌生长、提高医疗器械生物相容性等特性,使其在医疗领域具有广泛应用前景。
总结起来,山东射频磁控溅射技术是一种重要的薄膜沉积技术,广泛应用于光电、化学、电子、信息、医疗等领域。
磁控溅射技术在产业用纺织品涂层中的应用进展
磁控溅射技术在产业用纺织品涂层中的应 用进展
文 | 王高攀 张旺笋 孙以镁
摘要:磁控溅射作为一种环保的新型低温高速溅射技术,广泛应用于织物的涂层。文章介绍了织物金属化涂层
常用的方法,综述了磁控溅射技术在安全防护、医疗卫生、环境保护和电子工业等领域的研究进展,探讨了磁
控溅射技术目前存在的问题。研究认为,磁控溅射技术能有效地在织物表面进行金属化处理,赋予织物特殊性
1 产业用纺织品金属化涂层常用方法
产业用纺织品的金属化涂层方法很多,常用的有 金属涂层整理、电化学沉积、化学镀、物理气相沉积和 热喷熔。金属涂层整理是将金属粉末添加到整理剂中, 然后涂覆在织物表面达到涂层目的,其优点是操作简 单、成本较低,但是膜基结合性和耐洗性差。电化学沉 积是在电解液中通过电流产生化学反应,促使反应物逐 渐在阴极沉积达到涂层目的,其优点是生产成本低、工 艺简单、对基体形状无要求,缺点是电沉积过程难以控 制。化学镀是在镀膜过程中采用还原剂,通过化学反应 直接在基体表面沉积薄膜达到涂层目的,其优点是工序 简单、成本低,缺点是预处理阶段较为繁琐,且适用范 围有限,反应速度不可控,难以工业化。物理气相沉积 (PVD)是一种真空过程,基础是将涂层材料从源靶中 释放出来,并转移到涂层物体表面形成薄膜,如氧化铟 锡(Indium Tin Oxide,ITO)薄膜,达到涂层目的。PVD 作为一种新型绿色的镀膜技术,具备化学性能稳定、耐 热耐氧化、对基材无损伤、能形成完整的膜等特点,其 可以采用电弧法、溅射法、真空蒸发法、阴极溅射法和 磁控溅射法,在对纺织材料进行涂层时,可以制备出具 有特殊性能的新材料,如导电和导热、过滤细菌和病毒 等的织物。磁控溅射属于PVD的一种,按照溅射方式可 分为直流溅射、射频溅射、反应溅射,多用于产业用纺 织品的金属化处理,可镀膜包括银(Ag)膜、铜(Cu) 膜、聚四氟乙烯(PTFE)膜等。热喷熔是将欲喷涂的 物质热熔处理后,喷涂到基层材料上或进入基层材料内 部,形成一层沉积物达到涂层目的,其可在柔软的纺织 材料表面覆盖一层陶瓷或金属材质涂层,在阻燃、疏水 整理等织物功能化领域应用较为广泛。
反应式磁控溅射技术的应用
反应式磁控溅射技术的应用反应式磁控溅射技术(reactive magnetron sputtering)是一种高端薄膜制备技术,近年来在各种领域得到越来越广泛的应用。
反应式磁控溅射技术利用磁场加速的离子轰击靶材的原理,将金属靶材制备成的薄膜过程中,向气体环境中加入反应气体,使其发生离子、分解或化学反应,从而制备出具有优异性能的复合薄膜。
反应式磁控溅射技术具有以下几方面的优点:一、生产的薄膜质量高反应式磁控溅射技术可以实现高纯度、均匀结构、低应力、良好附着力的薄膜,使得其在光学、电学、磁学、力学等方面具有高精度和稳定性能。
例如:利用这种技术生产的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池薄膜具有优异的电化学性能和稳定性,是目前太阳能电池领域最为热门的材料之一。
二、生产过程可控性强由于反应式磁控溅射技术的制备过程可以在真空环境下通过控制气体流量、反应气体种类、离子轰击靶材速度和能量等多个参数实现精确控制。
这种可控性强的生产过程,可以使得制备的薄膜的结构、成分、形貌都可以精确控制和调整,满足不同行业和应用领域的需求。
三、生产成本低反应式磁控溅射技术的生产成本相比其他制备方法来说是比较低的。
正因为如此,该技术已经得到了广泛的应用。
其原因在于,该技术制备过程不需要高温、高压,真空成本相比其他技术也要低很多,材料的损失较少。
同时该技术的耗材也相对较少,能够在短时间内收回投资。
在现代产业与科技快速发展的大背景下,反应式磁控溅射技术的应用也越来越广泛。
以下是反应式磁控溅射技术在不同领域的应用:一、光电行业反应式磁控溅射技术可以制备出高精度、高性能的光学镀膜,例如太阳能电池、LED(Light Emitting Diode)薄膜等等。
这些器件需求的光学性能在实现中都需要使用反应式磁控溅射技术。
二、机械制造业反应式磁控溅射技术玻璃薄膜可用于机械制造业中,例如制造高要求的切割刀片。
材料的高耐磨性、高精度等特性,可以为切削过程提供长期可靠服务。
磁控溅射技术进展及应用
摘要:近年来磁控溅射技术的应用日趋广泛,在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。
随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加,相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。
本文将介绍磁控溅射技术的发展,以及闭合磁场非平衡溅射、高速率溅射及自溅射、中频及脉冲溅射等各种新技术及特点,阐述磁控溅射技术在电子、光学、表面功能薄膜、薄膜发光材料等许多方面的应用。
关键词:磁控管溅射率非平衡磁控溅射闭合场非平衡磁控溅射自溅射引言磁控溅射技术作为一种十分有效的薄膜沉积方法,被普遍和成功地应用于许多方面1~8,特别是在微电子、光学薄膜和材料表面处理领域中,用于薄膜沉积和表面覆盖层制备。
1852年Grove首次描述溅射这种物理现象,20世纪40年代溅射技术作为一种沉积镀膜方法开始得到应用和发展。
60年代后随着半导体工业的迅速崛起,这种技术在集成电路生产工艺中,用于沉积集成电路中晶体管的金属电极层,才真正得以普及和广泛的应用。
磁控溅射技术出现和发展,以及80年代用于制作CD的反射层之后,磁控溅射技术应用的领域得到极大地扩展,逐步成为制造许多产品的一种常用手段,并在最近十几年,发展出一系列新的溅射技术。
一、磁控溅射镀膜原理及其特点1.1、磁控溅射沉积镀膜机理磁控溅射系统是在基本的二极溅射系统发展而来,解决二极溅射镀膜速度比蒸镀慢很多、等离子体的离化率低和基片的热效应明显的问题。
磁控溅射系统在阴极靶材的背后放置100~1000Gauss强力磁铁,真空室充入011~10Pa压力的惰性气体(Ar),作为气体放电的载体。
在高压作用下Ar原子电离成为Ar+离子和电子,产生等离子辉光放电,电子在加速飞向基片的过程中,受到垂直于电场的磁场影响,使电子产生偏转,被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,电子以摆线的方式沿着靶表面前进,在运动过程中不断与Ar原子发生碰撞,电离出大量的Ar+离子,与没有磁控管的结构的溅射相比,离化率迅速增加10~100倍,因此该区域内等离子体密度很高。
磁控溅射在生活中的应用
磁控溅射在生活中的应用磁控溅射是一种常见的物理气相沉积技术,它利用磁场控制离子在溅射目标表面的运动,从而获得高质量、均匀薄膜。
该技术在生活中有广泛的应用,包括电子产品、能源领域、光学薄膜和功能材料等方面。
首先,磁控溅射在电子产品制造行业中广泛应用。
如在平板电视、显示器和电子触摸屏等设备制造中,通过通过磁控溅射技术制备薄膜层,可以大幅提高显示屏的图像质量、色彩鲜艳度和对比度。
此外,磁控溅射还用于半导体器件的制备,如制造场效应管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等,以提高其导电性能和稳定性。
其次,磁控溅射在能源领域有重要的应用。
例如,太阳能光伏电池是一种重要的可再生能源,在制备太阳能电池过程中,磁控溅射技术被广泛应用于镀膜层的制备。
这些镀膜层可以提供保护、反射和增透等功能,提高太阳能电池的光吸收效率和电池的转换效率。
此外,由于磁控溅射技术可以实现高质量、高纯度的薄膜制备,因此在光学领域中也得到广泛应用。
例如,光学镀膜是制备各种光学器件的关键步骤。
通过磁控溅射技术制备的光学镀膜能够提供优秀的反射、透过和滤波等功能,用于制作光学仪器、激光设备、光学滤光片等,提高光学器件的性能和稳定性。
此外,磁控溅射技术在功能材料制备中也有广泛的应用。
例如,金属、合金和陶瓷等材料在制备过程中需要进行表面改性或涂层保护。
通过磁控溅射技术,可以在材料表面形成均匀、致密的涂层,提高材料的抗腐蚀性能、耐磨性和耐高温性能。
此外,磁控溅射技术还被应用于纳米材料的制备,如纳米粒子、纳米线和薄膜的制备,用于研究纳米材料的特性和开发新型纳米材料的应用。
综上所述,磁控溅射技术在生活中有广泛的应用。
它在电子产品、能源领域、光学薄膜和功能材料制备等方面发挥着重要作用。
通过磁控溅射技术制备的薄膜层具有高质量、均匀性好等特点,能够提高相关产品的性能和功能。
随着科技的进步和创新,磁控溅射技术将继续在各个领域中得到广泛应用,并且不断推动相关技术和产品的发展。
旋转磁控溅射技术研究报告
旋转磁控溅射技术研究报告旋转磁控溅射技术研究报告引言:旋转磁控溅射技术是一种基于磁场控制下的溅射工艺,通过使用旋转式靶材和外加磁场,实现对溅射材料进行均匀喷涂的技术。
本报告旨在研究旋转磁控溅射技术的原理、工艺参数以及应用领域,以期推动该技术的研发和应用。
一、旋转磁控溅射技术原理旋转磁控溅射技术的核心是通过磁场和靶材的旋转运动实现溅射材料均匀喷涂。
在溅射过程中,加在靶材上的高能量粒子(如离子、电子等)撞击靶材,将其表面的原子或分子击碎,喷射到目标表面上形成薄膜。
而通过控制外加磁场和靶材的旋转,可以使靶材上的喷射均匀分布在目标表面上,提高薄膜的质量和均匀性。
二、旋转磁控溅射技术的工艺参数1. 旋转速度:旋转速度是控制基底与靶材之间相对运动的关键参数。
合适的旋转速度可以实现均匀的溅射并优化薄膜的厚度和质量。
2. 靶材与基底的距离:控制靶材与基底的距离可以调节溅射材料到达目标表面的能量和角度。
合理的距离能够确保薄膜的均匀性和粘附力。
3. 磁场强度:磁场的强度直接影响到溅射离子的运动轨迹和击碎效果。
适当的磁场强度能够提高溅射效果,改善薄膜的致密性和结晶度。
4. 气体流量:在溅射过程中,通过提供适量的惰性气体(如氩气)可以稳定等离子体放电并保持薄膜成分的纯净度。
三、旋转磁控溅射技术的应用领域1. 太阳能电池薄膜:旋转磁控溅射技术可以用于制备各种太阳能电池的功能薄膜。
通过调节工艺参数,可以制备具有优异光电转换性能和稳定性的太阳能电池。
2. 导电薄膜:旋转磁控溅射技术可以用于制备导电薄膜,如透明导电膜、传感器电极等。
这些薄膜具有良好的导电性和光透过性,广泛应用于光电子器件和触摸屏等领域。
3. 防腐蚀涂层:利用旋转磁控溅射技术制备的防腐蚀涂层可以在金属表面形成坚硬、致密的保护层,有效延长金属材料的使用寿命。
4. 功能薄膜:旋转磁控溅射技术还可制备具有特殊功能的薄膜,如光学薄膜、防反射膜、硬质涂层等。
这些薄膜在光电子、光学和航空航天等领域有着广泛的应用。
磁控溅射技术及其应用
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三、磁控溅射镀膜技术发展
3、反应磁控溅射技术
• 靶中毒:迟滞现象使反应气体与靶材作用生成的化合物覆盖在靶材表面,积 累大量的正电荷无法中和,在靶材表面建立越来越高的正电位,阴极位降区 的电位随之降低,最终阴极位降区电位降减小到零,放电熄灭,溅射停止, 这种现象称为靶中毒。 • 打弧:当靶材表面化合物层电位足够高时,进而发生击穿,巨大的电流流过 击穿点,形成弧光放电,导致局部靶面瞬间被加热到很高的温度,发生喷射
可以制备成靶材。磁控溅射镀膜在相互垂直的磁场和电场的双重作用
下,沉积速度快,膜层致密且与基片附着性好,非常适合于大批量且高 效率的工业化生产。
二、磁控溅射镀膜技术原理
2、磁控溅射技术
• 磁控溅射的工作原理是在辉光放电 的两极之间引入磁场,电子受电场 加速作用的同时受到磁场的束缚作 用,运动轨迹成摆线,增加了电子
三、磁控溅射镀膜技术发展
5、脉冲磁控溅射技术
• 脉冲磁控溅射是采用矩形波电压的脉冲电源
代替传统直流电源进行磁控溅射沉积。脉冲
磁控溅射技术可以有效的抑制电弧产生进而 消除由此产生的薄膜缺陷,同时可以提高溅 射沉积速率,降低沉积温度等一系列显著优
点。
• 脉冲可分为双向脉冲和单向脉冲。双向脉冲 在一个周期内存在正电压和负电压两个阶段 ,在负电压段,电源工作于靶材的溅射,正
射的同时,阳极靶完成表面清洁,
如此周期性地变换磁控靶极性,就 产生了“自清洁”效应。
四、磁控溅射镀膜技术的发展
6、磁控溅射新发展
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高速溅射:高速溅射能够实现高速率沉积,可以缩短溅射镀膜的时间,提高 工业生产的效率;有可能替代目前对环境有污染的电镀工艺。
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自溅射:当溅射率非常高,以至于在完全没有惰性气体的情况下也能维持放 电,即是仅用离化的被溅射材料的蒸汽来维持放电,这种磁控溅射被称为自 溅射。被溅射材料的离子化以及减少甚至取消惰性气体,会明显地影响薄膜 形成的机制,加强沉积薄膜过程中合金化和化合物形成中的化学反应。由此 可能制备出新的薄膜材料,发展新的溅射技术,例如在深孔底部自溅射沉积 薄膜。
磁控溅射镀膜技术的研究进展
磁控溅射镀膜技术的研究进展磁控溅射镀膜技术是一种常见的表面处理技术,它可以在各种基材表面制备出具有特殊性能的薄膜层。
随着技术的不断发展,在材料的选择、制备工艺、表面状态分析等方面都有所进步,使得磁控溅射镀膜技术在科学研究和实际应用中发挥着重要作用。
一、磁控溅射镀膜技术的基本原理磁控溅射镀膜技术基于靶材发射金属离子的原理,通过高能离子轰击固体靶材表面,使得金属离子从靶材表面脱离并沉积在基材表面上,从而形成具有一定厚度和化学组成的功能性膜层。
这种技术的独特之处在于可以通过控制靶材的化学成分和溅射工艺参数来调控薄膜层的结构和性能。
其中,靶材的化学成分直接影响薄膜层的组成,而溅射工艺参数如气压、功率、溅射气体种类和气体流量等则直接影响溅射速率和膜层的质量。
二、材料选择与制备工艺磁控溅射镀膜技术广泛用于各种材料的制备,包括金属、合金、氧化物、硅类材料以及半导体材料等。
对于不同的材料,其制备工艺也有所不同。
金属材料通常采用单一金属靶材或合金靶材进行制备,而合金靶材的组成比例可以通过调整靶材的制备工艺来实现。
氧化物材料则需要先将靶材还原成金属或合金形态,然后利用气氛调节技术调节气氛中氧气含量来制备氧化物膜层。
在制备工艺方面,需要进行适当的气氛调节和工艺优化。
例如,在制备合金材料时,需要考虑合金靶材的制备过程中的变形问题,找到合适的制备参数来保证靶材的均匀溅射和膜层的均匀沉积。
三、表面状态分析磁控溅射镀膜技术制备出的膜层常常需要通过表面状态分析来控制其性能,最常用的分析方法是X射线衍射和扫描电镜技术。
X射线衍射技术可以用于分析膜层的结晶性、晶格参数和晶胞结构等信息,从而定量描述膜层的结构和性能。
而扫描电镜技术则可以提供更丰富和直观的表面形貌信息,包括表面粗糙度、形貌变化和结构特征等。
此外,还有一些其他的表面分析技术如原子力显微镜、能量散射光谱和X射线光电子能谱等,可以用于全面分析膜层的属性和性能。
四、应用前景磁控溅射镀膜技术在各种领域都得到了广泛应用,在新能源、医疗、航空航天等高科技产业中有着重要的地位。
磁控溅射技术进展及应用-下
3硅基发光研究项目得到国家自然科学基金委员会光电重大计划重点项目90201037资助磁控溅射技术进展及应用(下)3徐万劲(北京大学物理学院 北京 100871)摘 要 近年来磁控溅射技术的应用日趋广泛,在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。
随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加,相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。
本文将介绍磁控溅射技术的发展,以及闭合磁场非平衡溅射、高速率溅射及自溅射、中频及脉冲溅射等各种新技术及特点,阐述磁控溅射技术在电子、光学、表面功能薄膜、薄膜发光材料等许多方面的应用。
关键词 磁控管 溅射率 非平衡磁控溅射 闭合场非平衡磁控溅射 自溅射213 直流溅射(DC Magnetron Sputtering )、射频溅射(RF Magnetron Sputtering )、脉冲溅射(Pulsed Magnetron Sputtering )和中频溅射(Medium Fre 2quency Magnetron Sputtering )直流溅射和射频溅射(f =13156MH z )是很早就开始应用的溅射技术,在二极溅射系统中已经被采用,直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅射和反应溅射镀膜中,其工艺设备简单,有较高的溅射速率。
而对陶瓷等介质材料靶,则只能采用射频磁控溅射方法沉积薄膜,射频磁控溅射方法能对任何材料包括各种导体、半导体和绝缘介质进行溅射镀膜。
直流反应溅射则可以使用导体及高掺杂半导体材料作为靶材,沉积介质薄膜,有较高的溅射速率。
但是反应溅射沉积介质薄膜过程中,通常会出现阳极消失、阴极中毒、放电打弧问题,破坏了等离子体的稳定性,使沉积速率发生变化,导致溅射过程难以控制,限制直流反应磁控溅射技术在介质膜的应用。
近几年来发展起来的脉冲溅射和中频溅射技术可以在反应溅射绝缘介质薄膜的过程中,释放靶表面积累的电荷、防止放电打弧的现象,并具有溅射速率快、沉积速率高等优点。
脉冲磁控溅射(10~350kH z )已经成为公认的作为绝缘材料沉积的优选的工艺过程2,33,该技术使用的脉冲电源输出电压波形是非对称的双极性脉冲(见图8),脉冲电源的正向脉冲对于释放靶表面的积聚的电荷、防止打弧是有效的,脉冲工作方式在沉积中提供稳定无弧的工作状态。
磁控溅射技术在半导体制造上的应用
磁控溅射技术在半导体制造上的应用磁控溅射技术(Magnetron Sputtering)是一种常用的薄膜沉积技术,广泛应用于半导体制造领域。
该技术通过利用磁场和离子轰击来沉积薄膜材料,具有高效、均匀和可控的特点,因此在半导体器件制造过程中扮演着重要的角色。
磁控溅射技术的基本原理是将目标材料置于真空室中,利用磁场与离子轰击作用使目标表面的原子或分子离开并沉积到基底表面上。
在溅射过程中,磁控溅射器中的带电粒子被加速并击中目标材料,使其表面产生原子或分子的喷射,这些粒子在真空室中沉积到基底表面上,形成薄膜。
该技术可用于制备金属、氧化物、氮化物等多种薄膜材料。
磁控溅射技术在半导体制造上有广泛的应用。
首先,它是制备金属电极的重要方法之一。
半导体器件中的电极通常需要具有良好的导电性和稳定性,磁控溅射技术可以制备出均匀、致密的金属薄膜电极,使器件具有优异的电性能。
磁控溅射技术也被用于制备光学薄膜。
光学薄膜在半导体器件中起着非常重要的作用,如抗反射膜、反射镜等。
通过调节溅射条件和目标材料的选择,可以制备出具有特定光学性能的薄膜,如高透过率、低反射率等。
磁控溅射技术还可用于制备隔热薄膜。
在半导体器件中,为了减少能量损耗和提高性能,常常需要在器件上加上隔热层。
磁控溅射技术可以制备出具有低热导率和高绝缘性能的薄膜,从而有效隔离热量传导,提高器件的工作效率。
磁控溅射技术还可用于制备阻抗匹配层。
在半导体器件的封装过程中,为了提高信号传输效率,常常需要在器件上加上阻抗匹配层。
磁控溅射技术可以制备出具有特定阻抗的薄膜,从而实现信号的有效传输和匹配。
磁控溅射技术在半导体制造上具有广泛的应用。
它能够制备出高质量的金属电极、光学薄膜、隔热薄膜和阻抗匹配层等,为半导体器件的制造提供了强有力的支持。
随着半导体技术的不断发展,磁控溅射技术也将不断创新和完善,为半导体制造带来更多的可能性。
磁控溅射技术原理、现状、发展及应用实例
磁控溅射技术原理、现状、发展及应用实例(薄膜物理大作业论文)班级:1035101班学号:1101900508姓名:孙静一、前言镀膜玻璃是一种在玻璃表面上镀一层或多层金属氧化物薄膜,使其具有一种或多种功能的玻璃深加工产品。
自七十年代开始,在世界发达国家和地区,传统的单一采光材料—普通建气琳璃,已逐步为具有节能、控光、调温、改变墙体结构以及具有艺术装饰效果的多功能玻璃新产品所替代,如茶色玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等,其中又以镀膜玻璃尤汐引人注目,发展也颇为迅速,如欧洲共同体国家在1985年建筑玻璃总量的三分之二用的是镀膜玻璃,美国镀膜玻璃的市场在八十年代就已达5000万平方米/年,在香港、新加坡、台湾等经济崛起的东南亚国家和地区,镀膜玻璃的使用也日渐盛行。
镀膜玻璃作为一种新型的建筑装饰材料已得到了人们普遍的肯定和喜爱。
目前生产镀膜玻璃所采用的方法大体上可分为浸渍法、化学气相沉积法、真空蒸发法、磁控溅射法以及在线镀膜等五种方法。
浸渍法是将玻璃浸人盛有金属有机化合物溶液的槽中,取出后送人炉中加热,去除有机物,从而形成了金属氧化物膜层。
由于浸渍法使玻璃两边涂膜,且低边部膜层较厚,同时可供水解盐类不多,因而在国内未得到很好推广。
化学气相沉积法是将金属化合物加热成蒸汽状,然后涂到加热后的玻璃表面上。
这种方法由于受到所镀物质的限制,且在大板上也难真空蒸发法是在真空条件下,通过电加热使镀膜材料蒸发,由固相转化为气相,从而沉积在玻璃表面上,形成稳定的薄膜。
此法的不足之处是所镀膜层不太均匀、有疵点、易脱落。
只能生产单层金属镀膜玻璃,颜色也难以控制。
磁控溅射法是在真空条件下电离惰性气休,气体离子在电场的作用下,轰击金属靶材使金属原子沉积到玻璃表面上。
在线镀膜一般是在浮法玻璃生产线上进行,如电浮法、热喷涂等方法,目前我国较少使用。
在这些方法中,磁控溅射镀膜法是七十年代末期发展起来的一种先进的工艺方法,它的膜层由多层金属或金属氧化层组成,允许任意调节能量通过率、能量反射率,具有良好的外观美学效果,它克服了其它几种生产方法存在的一些缺点,因而目前国际上广泛采用这一方法。
磁控溅射技术在光伏电池制备中的应用研究
磁控溅射技术在光伏电池制备中的应用研究光伏电池是利用太阳光能直接产生电能的一种设备,已经成为清洁能源领域的重要组成部分。
为了提高光伏电池的效率和稳定性,科学家们一直在不断探索新的制备技术。
其中,磁控溅射技术作为一种有效的制备方法,得到了广泛的应用和研究。
磁控溅射技术(Magnetron Sputtering)是一种利用磁场加速带电粒子撞击靶材表面,使得靶材材料溅射到基底材料上并形成薄膜的技术。
该技术具有高效、均匀、可控的特点,适用于不同的基底材料和合金材料制备。
在光伏电池制备中,磁控溅射技术被广泛应用于电池组件的制备和表面修饰。
首先,磁控溅射技术在光伏电池的薄膜电极制备中发挥了重要作用。
光伏电池的电极通常由导电性能较好的材料制成,磁控溅射技术可以将金属材料溅射到基底材料上,形成均匀、致密的电极薄膜。
通过调控溅射工艺参数,如溅射功率、沉积速率和气氛等,可以控制电极薄膜的厚度、晶粒尺寸和晶体结构,从而优化电池的光电转换效率和光吸收能力。
其次,磁控溅射技术还可应用于光伏电池中的透明电极制备。
透明电极通常由氧化物材料制成,如氧化锡、氧化铟锡和氧化锌等。
磁控溅射技术可以实现对这些材料的高质量薄膜制备,具有优异的光学和电学性能。
这些透明电极能够提供低电阻和高透过率,使得光线能够更有效地穿过电池层堆,提高光伏电池的光吸收效率。
同时,磁控溅射技术还可以实现透明电极的微纳结构化,进一步提高光伏电池的光吸收效果。
此外,磁控溅射技术还可以用于光伏电池表面的修饰和功能化。
通过在光伏电池表面沉积特殊材料或制备纳米结构,可以改变材料的表面能、折射率和光学吸收特性。
这些特殊表面处理能够提高光伏电池的光电转换效率、抗反射能力和光稳定性。
磁控溅射技术具有良好的薄膜均匀性和控制性能,可以实现对表面修饰的精确控制,为光伏电池的性能优化提供了有力的手段。
综上所述,磁控溅射技术在光伏电池制备中具有重要的应用和研究价值。
通过在电极制备、透明电极制备和表面修饰等方面的应用,可以优化光伏电池的光电转换效率、穿透率和稳定性。
磁控溅射薄膜制备技术的研究进展
磁控溅射薄膜制备技术的研究进展随着科技的不断提高和社会的发展,人们对于不同材质和物质的需求也越来越多,其中,薄膜材料制备技术的研究和应用越来越受到人们的关注。
其中,磁控溅射技术是一种非常重要的薄膜制备技术。
本文将会从磁控溅射技术的基础知识开始阐述,然后介绍其在制备薄膜材料方面的应用,包括其在光伏电池、涂层和微电子等领域的应用,同时还会介绍目前该技术的研究进展。
一、磁控溅射技术基础知识磁控溅射技术是一种常用的制备薄膜材料的方法,其工作原理是利用磁场将气体离子化,并用电极收集,在室温下制备有序、均匀和具有特殊性能的薄膜材料。
磁控溅射技术的主要设备包括:磁控溅射源、漩涡感应加热装置、真空泵、控制系统等。
在磁控溅射过程中,首先是将具体材料制成靶材,然后在真空状态下,用磁控溅射源将靶材表面击打,并利用惯性力和离子轰击将靶材表面的材料剥离,并在基底材料表面沉积。
在这个过程中,靶材和基底材料之间需要维持一定的面积距离,这个距离通常被称为工艺距离。
二、磁控溅射在制备薄膜材料中的应用1. 光伏电池磁控溅射技术在制备光伏电池方面具有很大的优势,由于制备过程简单、成本低,而且可制成高效的薄膜太阳能电池。
其中,硅薄膜太阳能电池和铜铟镓硒太阳能电池都是由磁控溅射技术制备而成。
2. 涂层利用磁控溅射技术可以制备出高质量的涂层,比如氟碳树鄂聚合物、氮化钛等,这些涂层在汽车行业、航空航天领域和建筑等重要领域中具有广泛的应用。
3. 微电子利用磁控溅射技术可以实现微电子器件的制作,比如制备磁性材料、超导材料、非晶硅等,这些材料在微电子制造领域中具有广泛的应用。
三、磁控溅射技术的研究进展1. 强化膜金属纳米颗粒的制备强化膜金属纳米颗粒是一种新型的材料,可以在催化反应、生物传感和能量转换等领域中应用。
磁控溅射技术可用于合成含有金属纳米颗粒的强化膜材料,具有控制尺寸、形状和分布的优势,对于设计高性能的材料具有很大的潜力。
2. 超薄金属的制备磁控溅射技术可以制备出超薄的金属薄膜,由于其良好的导电性和导热性能,可以应用于微电子和材料科学领域。
磁控溅射技术在超硬膜材料制备中的应用
磁控溅射技术在超硬膜材料制备中的应用在衣食住行方方面面,材料科学技术的发展给人们的生活带来了很多福利。
比如汽车,可以便捷地开车出行,安全性也得到了大幅提升,而这离不开超硬膜材料的制备。
那么,本文就介绍一种磁控溅射技术,在超硬膜材料制备中所起到的应用与作用。
一、磁控溅射技术的定义磁控溅射技术是一种基于真空条件下将材料薄膜制备的技术手段。
它通过在材料靶板上注入电子,使得靶板所需材料表面形成等离子体,进而产生粒子,最终聚合形成具有特殊功能的薄膜材料。
这一技术具有薄膜均匀、超硬、超平等等优势,且能够在特定场合中发挥长时间的稳定性,成为了一项重要的薄膜材料制备技术。
二、磁控溅射技术的特点磁控溅射技术的特点主要有三个方面:1. 控制性强。
磁控溅射技术可以通过控制物理参数和工艺参数,从而可以实现对材料薄膜的厚度、均匀度、成份等多个指标精细控制。
2. 生产效率高。
磁控溅射技术可以同时制备多个材料薄膜,生产效率高。
3. 稳定性好。
磁控溅射技术所制备的材料薄膜可以长时间保持稳定,同时还有良好的耐水性、耐腐蚀性能以及高温稳定性。
三、磁控溅射技术在制备超硬膜材料中的应用超硬膜材料是当前应用最为广泛的一类材料,主要用于汽车、电子、机械制造等领域。
超硬膜材料可以增强材料的硬度和耐磨性,长期使用也能保持材料的稳定性。
目前应用最广泛的超硬膜材料是涂覆碳化硅和氮化硅薄膜。
靶材选用方面:目前主要的磁控溅射涂覆材料是碳化硅和氮化硅薄膜。
因此,首先需要选择碳化硅或氮化硅作为溅射靶材。
工艺参数的调整方面:磁控溅射技术制备超硬膜材料,需要对工艺参数进行精细调整。
主要包括离子能量、靶材功率、工作气压、工作温度等多个参数因素。
经过多次实验,得出的最佳参数组合是:离子能量为200eV,靶材功率为200W,压力为1 Pa,工作温度为100°C。
在优化工艺参数的过程中,还需要考虑材料膜层之间的相互作用关系,以及膜层组合对性能的影响等。
薄膜结构与性能的控制方面:碳化硅和氮化硅为制备超硬膜材料的主要材料,在薄膜的制备中需要精细地控制膜层的结构和性能。
材料学中的铁磁共振磁控溅射技术
材料学中的铁磁共振磁控溅射技术材料科学与工程领域一直在不断发展和创新,其中铁磁共振磁控溅射技术是一项非常重要的技术。
本文将介绍铁磁共振磁控溅射技术的原理、应用以及未来的发展趋势。
铁磁共振磁控溅射技术是一种利用磁场控制材料表面的溅射过程,以制备具有特定性能和结构的薄膜材料。
其原理基于铁磁共振现象,即当材料暴露在磁场中时,其自旋磁矩会与磁场共振,从而导致材料的溅射效率和薄膜性能的改变。
通过调节磁场的强度和频率,可以精确控制溅射过程中的离子能量和沉积速率,从而实现对薄膜材料性能的调控。
铁磁共振磁控溅射技术具有许多优点。
首先,它可以在较低的温度下进行,不会对材料的结构和性能产生不可逆的影响。
其次,溅射过程中的离子能量可以精确控制,从而实现对薄膜材料的成分和结构的调控。
此外,铁磁共振磁控溅射技术还可以制备大面积、均匀性好的薄膜材料,适用于各种基底材料和复杂结构的制备。
铁磁共振磁控溅射技术在许多领域都有广泛的应用。
首先,它可以用于制备磁性材料,如磁性存储器、传感器和磁性纳米颗粒等。
其次,铁磁共振磁控溅射技术还可以用于制备光学薄膜材料,如透明导电膜、光学滤波器和反射镜等。
此外,该技术还可以应用于制备生物医学材料、能源材料和光电子器件等。
未来,铁磁共振磁控溅射技术将继续发展和创新。
首先,随着纳米科技的发展,铁磁共振磁控溅射技术将在纳米尺度上实现更精确的控制和调控。
其次,研究人员将进一步探索新的材料体系和结构,以满足不同领域的需求。
此外,铁磁共振磁控溅射技术还将与其他制备技术相结合,如激光熔凝、离子束沉积等,以实现更多样化和复杂化的薄膜材料制备。
总之,铁磁共振磁控溅射技术是一项非常重要的材料制备技术,具有广泛的应用前景。
通过精确控制溅射过程中的磁场和离子能量,可以制备具有特定性能和结构的薄膜材料。
未来,随着技术的不断创新和发展,铁磁共振磁控溅射技术将在各个领域发挥更重要的作用,为科学研究和工业应用提供更多可能性。
北京直流磁控溅射用处
北京直流磁控溅射用处一、导言直流磁控溅射是一种先进的薄膜沉积技术,利用高能离子轰击固体靶材,产生溅射和沉积薄膜。
作为一种高效、环保、精密的工艺,北京直流磁控溅射在多个领域具有广泛的用途。
本文将对北京直流磁控溅射的用处进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、北京直流磁控溅射在材料科学中的应用1. 表面改性通过控制直流磁控溅射工艺参数,可以制备出化学成分均匀、致密度高的薄膜。
这些薄膜可以用于表面改性,提高材料的硬度、抗腐蚀性和耐磨性等性能。
在材料科学领域,这种表面改性可应用于制造汽车发动机零件、刀具、航空航天材料等。
2. 光学涂层北京直流磁控溅射可以制备高透明性、低反射性和低吸附性的薄膜,用于光学涂层。
这些薄膜可以应用于太阳能电池、显示器、镜片等光学器件上,提高其透光性和工作效率。
3. 电子器件直流磁控溅射技术可以用于制备导电薄膜,应用于电子器件中。
这些薄膜可以用于制造电阻器、电容器、电极等,提高电子元件的性能,如电导率、工作温度范围等。
三、北京直流磁控溅射在信息技术中的应用1. 磁性存储介质通过控制直流磁控溅射的工艺参数,可以制备出具有高磁饱和磁感应强度和低剩磁感应强度的磁性材料薄膜。
这种薄膜可应用于磁性存储介质中,提高数据存储密度和读写速度。
2. 硬盘磁头直流磁控溅射技术可用于制备高密度的磁头材料。
这些材料具有高磁性、低磁各向异性和低噪音等特性,适用于硬盘存储器,提高存储容量和数据读写速度。
3. 薄膜传感器北京直流磁控溅射制备的薄膜可以应用于各类传感器中,如压力传感器、温度传感器、湿度传感器等。
这些薄膜具有高灵敏度和稳定性,可提高传感器的性能和准确度。
4. 微电子器件直流磁控溅射可以制备出具有良好导电性的薄膜材料,可用于制造微电子器件中的金属导线、金属薄膜等。
这些薄膜可以提高微电子器件的导电性能和稳定性。
四、结语北京直流磁控溅射作为一种先进的薄膜沉积技术,在材料科学和信息技术领域具有广泛的应用前景。
磁控溅射技术及其应用.pptx
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三、磁控溅射镀膜技术发展
4、中频磁控溅射技术
中频磁控溅射常同时溅射两个靶,并排配置的两个靶的尺寸与外形完全相 同,通常称为孪生靶如图所示,在溅射过程中,两个靶周期性轮流作为阴极和 阳极,既抑制了靶面打火,而且消除普通直流反应溅射是阳极消失现象,使溅 射过程得以稳定进行。
• 打弧:当靶材表面化合物层电位足够高时,进而发生击穿,巨大的电流 流过击穿点,形成弧光放电,导致局部靶面瞬间被加热到很高的温度, 发生喷射出现“打弧”现象。
• 靶中毒和打弧导致了溅射沉积的不稳定,缩短了靶材的使用寿命! • 解决办法:最为有效解决直流反应溅射靶中毒和打弧问题的方式是改变
溅射电源,如采用射频,中频脉冲电源。
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二、磁控溅射镀膜技术原理
2、磁控溅射技术
• 磁控溅射技术是为了提高成膜速率在直流二级溅射镀膜基础上发 展起来的,在靶材表面建立与电场正交的磁场,氩气电离率从 0.3%~0.5%提高到了5%~6%,解决了溅射镀膜沉积速率低的问题, 是目前工业上精密镀膜的主要方法之一。
• 磁控溅射阴极靶材的原料很广,几乎所有金属、合金以及陶瓷材料 都可以制备成靶材。磁控溅射镀膜在相互垂直的磁场和电场的双 重作用下,沉积速度快,膜层致密且与基片附着性好,非常适合于大 批量且高效率的工业化生产。
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三、磁控溅射镀膜技术发展
3、反应磁控溅射技术
•随 着 表 面 工 程 技 术 的 发 展 , 越 来 越 多 地 用 到 各 种 化 合 物 薄 膜 材 料 。 可 以 直 接使用化合物材料制作的靶材通过溅射来制备化合物薄膜,也可在溅射金 属或合金靶材时, 通入一定的反应气体,通过发生化学反应制备化合物薄 膜,后者被称为反应磁控溅射。 •一 般 来 说 纯 金 属 作 为 靶 材 和 气 体 反 应 较 容 易 得 到 高 质 量 的 化 合 物 薄 膜 , 因 而大多数化合物薄膜是用纯金属为靶材的反应溅磁控射来制备的。 •在 沉 积 介 电 材 料 或 绝 缘 材 料 化 合 物 薄 膜 的 反 应 磁 控 溅 射 时 , 容 易 出 现 迟 滞 现象。
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吣芍‘材料导报2004年4月第18卷第4期—————————————————————————————————————————————————————一一一5·5磁控溅射技术(Ms)与其它成膜技术相结合磁控溅射技术以其设备简单、沉积速率高等特点而被广泛应用。
但是在一些应用中,如利用反应磁控溅射法制备化合物薄膜要求薄膜的覆盖性较好、原子配比接近于化学配比时,需要在低气压下得到高密度的等离子体;另外,还要求在溅射过程中,用低能离子对薄膜表面的轰击得到致密性好、应力小的薄膜。
这就要求在基体表面区域溅射出的原子和本底气体原子的碰撞频率减小,从而获得更好的方向性和较高的能量。
为此,在磁控溅射系统的基础上增加电离源,如离子束源、射频等离子体源、微波等离子体源等。
因电子回旋共振微波等离子体能在较低的气压(约为10。
Pa)下工作而受到研究者的重视。
Y.Yoshida应用该技术,在垂10cm范围内制备出的Cu薄膜均匀性为士4.5%(基底与靶的距离为5cm,工作气体为Ar,气压P一8×10。
Pa,直流溅射功率为100w,微波功率为800w)[z“”]。
徐军用类似的方法制备出了p—C。
N。
薄膜,x射线光电子能谱(xPs)的分析结果为c:N:o=44.6:54.2:1.2,C:N=3.2:4,接近于化学配比C;N=3;4[2“。
该技术也在x—Ray掩膜制作、刀具硬化和类金刚石薄膜制备等方面得到应用‘25”]。
_·I·_-一基片密封玻璃圈6微波等离子体增强磁控溅射技术示意圈4国内外利用磁控溅射技术在多层膜和混合膜制备方面的研究(举例)在核靶制备方面,我们最关心的是多层膜和混合膜,所以下面就国内外利用磁控溅射技术在多层膜和混合膜制备方面的研究做个别简介。
4.1多层膜李戈扬等采用多靶磁控溅射技术,以氩气为工作气体(P=o.4Pa),在单晶硅片上沉积出了W/SiC纳米多层膜。
TEM、xRD测量结果表明,调制周期的测量值A=11.4nm与设计值A;10.4nm比较接近,界面清晰,周期性好【2引。
软x射线多层膜是软x射线光学和软x射线激光研究中的关键元件,尤其是Mo/si和WC√B·c多层膜被相关研究人员看好。
邵建达等应用多靶磁控溅射技术沉积出了Mo/si多层膜,sEM测量结果表明,其结构明显,界面清晰。
在星光装置上获得了26.2%的实测反射率,接近理论值的70%。
其中:d。
=3.62nm,d,j一6.08nm[z“。
DiehlPE等采用直流反应磁控溅射技术在Ar/CH。
的气氛中(CH.为18%,P=1.6×10-1Pa)制备出了wc√BC多层薄膜,并对表面形貌和成分进行了分析口…。
调制比siC:w一2:3,深色条纹为w,亮条纹为sic圈7w/sic纳米多层膜纵切面的TEM照片圈8wc,/B4c多层膜纵切面的HREM照片(附sAED)4.2化合物薄膜T.seino等应用脉冲直流反应磁控溅射法,通过优化实验参数,在气压o.1Pa,溅射功率2.7kw,氧气气体流量o。
/Ar+Oz—o.5的条件下,获得了接近化学配比的铝氧化物薄膜,0/Al=1.51。
衰1Al薄膜中o/Al的比例‘53实验发现掺杂的氧化锌薄膜在光电子、太阳能电池等领域应用前景广阔。
R.J.Hong采用双靶中频(40kHz)反应磁控溅射技术制备出了Al掺杂的ZnO薄膜。
二次中性粒子质谱(sN—MS)分析表明,A1在薄膜中的掺杂比较均匀口“。
Golan用直流磁控溅射技术制备出了ln。
O。
薄膜,测量结果表明:厚度250nm时在550nm处的透过率为90.7%。
5总结磁控溅射技术以其设备简单、沉积速率较高而广泛应用,但一些工程技术问题和新出现的技术仍需进一步研究。
无需置疑,发展稳定性好、沉积速率高、薄膜质量满足要求的磁控溅射技术永远是该领域相关科技工作者不懈的追求。
磁控溅射技术新进展及应用作者:张继成, 吴卫东, 许华, 唐晓红作者单位:中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900刊名:材料导报英文刊名:MATERIALS REVIEW年,卷(期):2004,18(4)被引用次数:49次1.田民波薄膜科学与技术手册 19912.Munz W D Properties of niobium-based wear and corrosion resistant hard PVD coating deposition on various steels 2002(94)3.Graham M E Pulsed DC reactive sputtering-new opportunities 19944.Griepentrog M Properties of TiN hard coatings prepared by unbalanced magnetron sputtering and cathodic arc deposition using a uni-and bipolar pulaed bias voltage 1995(1-3)5.Kim H H Paraelectric properties of PLT (28) reactively sputtered by multi-element metal target 19946.李戈扬,施晓蓉,辛挺辉,吴亮,李鹏兴TiN/AlN纳米混合膜的微结构及力学性能[期刊论文]-上海交通大学学报1999(2)7.Matsuyama K Spin-dependent CPP transport in SnOx/Co multilayers 19998.Gawron Waldemar Magnetron sputter epitaxy of n+-InSb on p-InSb for infrared photodiodeapplications 19999.Zhang Q C New cermet solar coatings for solar thermal electricity aplications 1998(1-3)10.Schilling H New layer system family for architectural glass based on dual twin-magnetron sputtered TiO2 199811.Kubo Ryuichi Adjustement of membrane stress using aluminum oxide and silicon dioxide multilayer structure 200112.Yang T S Deposition of carbon-containing cubic boron nitride films by pulsed-DC magnetron sputtering 200113.Seino T Aluminum oxide films deposited in low pressure conditions by reactive pulsed dc magnetron sputtering 2002(03)14.Kelly P J Deposition of aluminum oxide coatings by reactiver unbalanced magnetron sputtering 1996(1-3)15.Yashar P High-rate reactive sputtering of yttria-stabilized zirconia using pulsed DC power1997(1-3)lon Cyril Simple and low cost patterning for sputtered Pb(Zr,Ti)O3 this films and electrodes for membrane based microsystems applications 200117.Wu Fan Beam Ir-based multi-component coating on tungsten carbide by RF magnetron sputtering process 200318.Tsai T H Synthesis and properties of boron nitride (BN:C) films by pulsed DC magnetron sputtering19.Grigorov K G Layered structures HTSC/ferroelectric,prepared by sputtering 1996(03)20.Reinig Peter Crystalline silicon films grown by pulsed dc magnetron sputtering 2002postolle F Enhanced deposition rate of DC reactively sputtered TiO2 films by means of low frequency modulation of the discharge current 1997(1-3)22.Yoshikazu Yoshida Microwave-enhanced magnetron sputtering 1992(01)23.Yoshikazu Yoshida Low-gas-pressure sputtering by means of microwave-enhanced magnetron plasma excited by electron cyclotron resonance 1992(04)24.徐军,邓新绿,张家良,陆文棋,马腾才双放电腔微波-ECR等离子体源增强磁控溅射沉积技术[期刊论文]-大连理工大学学报 2001(3)25.Makala Raghuveer S Diamond coated WC tools for machining woodand particle board 200226.CHANG J F Combined magnetron sputtering and ECR-CVD deposition of diamond like carbon films 200227.Noguchi Hitoshi Diamond/Sic double layer membrane for X-Ray mask 1997(08)28.李戈扬,韩增虎,田家万,张惠娟W/SiC纳米多层膜的调制结构及调制界面[期刊论文]-上海交通大学学报2002(1)29.邵建达45°角入射的13.1nm软X射线多层膜的研制[期刊论文]-中国激光 1998(6)30.Diehl P E Characterization of WCx/B4C multilayers sputtered in reactive argon/methane atmospheres 199431.Hong R J Uniformity in large area ZnO: Al films prepared by reactive midfrequency magnetron sputtering 2002(03)32.Golan G Linear model application for the design of transparent conductive In2O3 coatings 1998(10)1.吴忠振.朱宗涛.巩春志.田修波.杨士勤.李希平.WU Zhong-zhen.ZHU Zhong-tao.GONG Chun-zhi.TIAN Xiu-bo. 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