這篇文章介紹一部分磁控濺射鍍膜時工藝參數(shù)對最終成膜質(zhì)量的影響。首先列舉一下工藝參數(shù)的范圍：濺射壓強,、濺射功率,、靶基距,、襯底類型,、襯底溫度,、背景真空度,、殘余氣體的處理以及退火處理等,。

由于我們選擇靶材,，襯底以及工作氣體的不同工藝參數(shù)的影響也會產(chǎn)生變化，因此本文主要對部分工藝參數(shù)的影響原因以及理論結(jié)果進行簡介,，讀者朋友們還是更多了解分析方法從實驗中獲得自己理想的數(shù)據(jù)哦~

本文先介紹濺射氣壓,、靶基距以及濺射功率三個工藝參數(shù)

1：濺射氣壓的影響

簡單來說，濺射氣壓主要影響在于濺射離子的能量,，離子能量影響離子到達襯底時遷移以及擴散等能力,，會對電阻率，表面平滑度等產(chǎn)生影響,。

濺射氣壓與與濺射粒子的平均自由程以及氣體電離有關(guān),。氣壓過高，氣體電離提高,，但是平均自由程降低導(dǎo)致濺射原子到達襯底以前碰撞次數(shù)太多,，從而損失很多能量，到達襯底后遷移能力受限,，結(jié)晶質(zhì)量變差,；氣壓過低，平均自由程降低,，但是氣體電離會困難,，難以發(fā)生濺射起輝效果,。

因此，磁控濺射鍍膜時改變?yōu)R射氣壓成膜質(zhì)量會存在一個拐點,，保證電離的同時需要也要降低氣體平均自由程,，提高濺射粒子到達襯底表面時的能量，以便遷移擴散,。

2：靶基距與濺射功率

靶基距太大,，濺射原子到達襯底碰撞次數(shù)過多，能量損失大,，不利于薄膜的成核和長大且降低沉積速率,。但是，靶基距太近會導(dǎo)致薄膜受到帶電粒子轟擊,，且沉積速率太快會導(dǎo)致薄膜內(nèi)部各種缺陷密度增加,。

濺射功率實質(zhì)與靶基距一樣，最終影響濺射速率,。當濺射功率過低時,，沉積速率低，濺射原子到達襯底能量也低,；濺射功率過高時，雖然可以提高濺射粒子能量,，但是沉積速度過快,，影響成膜質(zhì)量，除此之外,，過高的濺射功率會損傷靶材,。

1：沉積速率

2：襯底類型

3：襯底溫度

正文開始~

1：沉積速率

（1）影響的是什么？

沉積速率主要影響的是濺射原子在襯底表面的遷移時間,，從而間接影響成核數(shù)量,、膜內(nèi)應(yīng)力、表面粗糙度,、內(nèi)部缺陷以及表面粗糙度等因素

（2）綜合分析

通常情況下,，沉積速率低會導(dǎo)致原子在襯底上遷移時間長，容易在到達吸附點位置之前就被其余的小島所俘獲,，從而形成較大的晶粒,，這會使得薄膜表面粗糙、不致密,。除此之外,，吸附原子到達襯底后，后續(xù)原子長時間不到達,，暴露的原子容易吸附殘余氣體分子或其他雜質(zhì),。

如果沉積速率過高,，雖然會使薄膜晶粒細化且致密，但是成核過多,，核的能量過多,，都會導(dǎo)致薄膜內(nèi)部應(yīng)力過大，缺陷也會增多,。

因此,，實驗時需要通過濺射功率，靶基距等因素控制沉積速率,，尋找拐點,，達到薄膜最佳參數(shù)

2：襯底類型

（1）影響的是什么？

襯底是鍍膜的載體,，襯底和薄膜之間存在結(jié)合力,，結(jié)合力的大小會影響兩者間附著能力

另外由于溫度不是一個常量，襯底的熱膨脹系數(shù)通常要與薄膜相近,，否則也容易造成脫落,。

（2）綜合分析

表面能高的襯底與薄膜附著力強，薄膜與襯底之間界面能越高附著力越差（襯底平整度,，晶面指數(shù)以及熱膨脹系數(shù)也相關(guān)）

襯底選擇時考慮兩個因素：膜基結(jié)合力和化學(xué)穩(wěn)定性,。

膜基結(jié)合力包括如下兩點：

（1）襯底與薄膜的晶格匹配度（匹配度過大，導(dǎo)致薄膜無法很好的外延生長,，引起缺陷過多,，易脫落）

晶格匹配度計算公式

其中，ae是膜層材料晶格系數(shù),，ac是襯底材料晶格系數(shù)

3：襯底溫度

（1）影響的是什么,？

簡單來說，襯底溫度影響濺射原子在襯底的擴散能力

（2）綜合分析

濺射原子再薄膜表面的擴散能力影響薄膜的結(jié)晶情況,，沉積溫度直接決定表面原子的擴散能力,。

通常來說，襯底溫度低,，薄膜容易形成無定形結(jié)構(gòu),，沉積原子很快失去動能，快速在表面凝結(jié),，這樣形成的表面比較光滑致密,，但是缺陷會較多；當溫度升高,，原子的生長動能加大,，跨越表面勢壘的概率也隨之增大，特別是金屬原子更易結(jié)晶，這樣子薄膜卻鮮少,，內(nèi)部應(yīng)力也小,，但是晶粒體積增大會導(dǎo)致薄膜表面粗糙度增加。

除此之外,，對于不同材料,，襯底溫度高低會影響薄膜表面附著力，需要通過實驗測試,。