磁 控 溅 射 简 介
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混合真空计
–
真空腔内压强
物质流量控制计
–
气体溅射流量
溅射的温度控制
基板温度
最大电压
温度
溅射的电压电流监控
功率
电流 电压
磁控溅射法制备CdS薄膜 薄膜 磁控溅射法制备
射频磁控溅射系统
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本实验采用射频磁控溅射方法制备CdS薄膜; 本实验采用射频磁控溅射方法制备CdS薄膜; CdS薄膜 CdS(99.99% ,直径为 直径为76mm ,厚度为 厚度为3.2 mm; 靶材为高纯 CdS(99.99%) ,直径为76mm ,厚度为3.2 mm; 衬底为已经清洗过的导电玻璃; 衬底为已经清洗过的导电玻璃; (99.9%)为溅射气体 为溅射气体。 在实验过程中引入高纯 Ar (99.9%)为溅射气体
一般射频溅射面临的问题
缺点: 缺点: 1、溅射压强高、污染严重、 、溅射压强高、污染严重、 薄膜纯度差 2、不能抑制由靶产生的高 、 速电子对基板的轰击, 速电子对基板的轰击,基片 温升高、 温升高、淀积速率低 3、灯丝寿命低,也存在灯 、灯丝寿命低, 丝对薄膜的污染问题
磁控溅射的应用
磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径, 改变电子的运动方向,提高工作气体的电离率和有 效利用电子的能量。具有低温、高速两大特点。 电子在加速的过程中受到磁场洛仑兹力的作用,被 束缚在靠近靶面的等离子体区域内。 F=-q(E+v×B) E v B 电子的运动的轨迹将是沿电场方向加速,同时绕磁 场方向螺旋前进的复杂曲线。即磁场的存在将延长 电子在等离子体中的运动轨迹,提高了它参与原子 碰撞和电离过程的几率,因而在同样的电流和气压 下可以显著地提高溅射的效率和沉积的速率。
磁控溅射简介
许 健
引言
1842年格洛夫(Grove) 1842年格洛夫(Grove)在实验室中发现了阴 年格洛夫 极溅射现象。迄后70年中, 70年中 极溅射现象。迄后70年中,由于实验条件的 限制, 限制,对溅射机理的认同长期处于模糊不清 状态。1970年后出现了磁控溅射技术 年后出现了磁控溅射技术。 状态。1970年后出现了磁控溅射技术。最近 15年来 进一步发展了一系列新的溅射技术, 年来, 15年来,进一步发展了一系列新的溅射技术, 使得磁控溅射技术从实验室应用技术真正地 进入工业化大量生产的应用领域。 进入工业化大量生产的应用领域。
衬底的清洗
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(1)用烧杯将衬底浸在分析纯酒精溶液中,超声波清洗 10 分钟。 (2)倒掉酒精,灌入去离子水,超声波清洗 5 分钟。 (3)采用去离子水清洗衬底2-3次,直到衬底完全干净,衬底烘干后待用。
实验步骤
(1)将已经清洗好的导电玻璃衬底固 定在样品托上; (2)给靶材挡上挡板; (3)关好各气阀先后利用低、高阀抽 真空,直至真空度达到标准气压; (4)通入适量的高纯气体,并根据实 验设计,用质量流量计调节所需气 体比例; (5)加热衬底至预定温度; (6)开射频源起辉,以较低功率对靶 材预溅射 5 分钟; (7)调节射频功率使之达到实验要求, 待电流电压稳定后,移开挡板,开 始沉积薄膜; (8)维持溅射条件,至预设时间(本 实验溅射时间设为1.5小时)后关射 频源,停止起辉,取出样品。
磁控溅射靶表面的磁场和电子运动的轨迹
磁控溅射-工作示意图
基体 镀 层 从目标中喷出的表面原 子 电场
磁场 向目标运动的加速氩离 子 磁控溅射阴极 靶 磁极
磁控溅射-工作示意图
磁控溅射装置实物图
磁控溅射装置实物图
磁控溅射装置示意图
真空控制系统 溅射系统 --真空控制系统
气体流出阀
plug-in boards valve 机械泵 分子泵 充气阀
真空溅射原理
原理: 原理: 真空镀膜是借助高能粒子轰击所产生的动量交换, 真空镀膜是借助高能粒子轰击所产生的动量交换, 把镀膜材料的原子从固体( 表面撞出并放射出来。 把镀膜材料的原子从固体(靶)表面撞出并放射出来。 放在靶前面的基材拦截溅射出来的原子流, 放在靶前面的基材拦截溅射出来的原子流,后者凝聚并 形成镀层。 形成镀层。 阴极发射电子在电场的作用下加速飞向基片的过程 中与溅射气体原子发生碰撞, 中与溅射气体原子发生碰撞,电离出大量的正离子和电 电子飞向基片, 子, 电子飞向基片, 正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( 靶材,溅射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子(或分 沉积在基片上成膜。 子)沉积在基片上成膜。
CdS薄膜的 薄膜的SEM分析 薄膜的 分析
CdCl2处理后退火的CdS薄 膜与没有任何处理的相比, 晶粒显著增大,表面也变得 非常光滑
wk.baidu.com 谢
溅射示意图
溅射后的现象
二次电子 基本离子 背散射颗粒 气体解吸
溅射颗粒
非晶层
化合物形成 冲撞链 震动波 点缺陷 热链 1kev的离子能量下,溅射出的中性粒子,二次电子和二次离子之比约为1000:10: 1kev的离子能量下,溅射出的中性粒子,二次电子和二次离子之比约为1000:10:1 的离子能量下 1000 注入原子