磁控溅射镀膜用灭弧电路

电弧离子镀和磁控溅射
电弧离子镀和磁控溅射都是制备薄膜或涂层的方法，有各自的原理和优缺点。

电弧离子镀的原理是引弧，其与电焊时的引弧类似。

其优点是离化率高（可达100%），沉积速率大，轰击剧烈，膜层致密与基片结合好。

磁控溅射的原理是在真空室内加入正交（有例外）的电磁场，空间中的电子在电磁场的作用下不断做螺旋线运动，电子运动撞击空间中稀有气体粒子（一般氮气、氩气），使其离化，离化了的粒子又会产生运动着的电子，继续撞击其他稀有气体粒子，于是电子越来越多，形成电子云环绕在阳离子周围，构成等离子体，阳离子在电场力的作用下轰击靶材（靶材接负压），溅射出靶材离子，在基片上沉积。

磁控溅射相比于蒸镀，能精准控制膜层厚度，沉积薄膜的致密度有所加强，既可以沉积金属膜层，也可以沉积非金属膜层、化合物膜层。

总的来说，电弧离子镀和磁控溅射在应用上都可以用来制备薄膜或涂层，都有各自的优点和适用范围。

直流磁控溅射起电弧的原因直流磁控溅射是一种常用的薄膜制备技术，其原理是通过高能电子束轰击靶材，使靶材表面的原子或分子从靶面解离并沉积在基底上形成薄膜。

而起电弧是实现直流磁控溅射的关键一环，本文将从以下几个方面来解析直流磁控溅射起电弧的原因。

一、电场效应在直流磁控溅射中，靶材表面的原子或分子需要被高能电子击中才能解离并沉积在基底上。

而电场效应是产生高能电子所必需的条件之一。

当靶材与阳极之间施加一定的直流电压时，会形成一个电场，这个电场会加速来自阴极的电子，使其具有足够的能量来击中靶材。

当电子与靶材碰撞时，会将靶材表面的原子或分子击出，形成离子或中性粒子，从而开始溅射过程。

二、磁场效应除了电场效应外，直流磁控溅射还需要施加磁场来引导电子轨迹，使其在靶材表面形成一个闭合的环路。

磁场可以通过在溅射室内放置磁铁或通过线圈产生。

当电子在靶材表面形成环路时，其轨迹会变得曲折，增加与靶材碰撞的机会，从而增加溅射效率。

此外，磁场还可以阻止电子束向侧边扩散，使其更加集中在靶材表面，提高溅射效果。

三、靶材表面形貌靶材表面的形貌对直流磁控溅射起电弧也有一定的影响。

如果靶材表面非常光滑，电子束击中后容易反射回去，导致溅射效率降低。

因此，在制备薄膜前，通常会对靶材进行打磨或刻蚀处理，使其表面变得粗糙，增加溅射效率。

四、气体压力和组成直流磁控溅射过程中，通常需要在溅射室中加入一定的惰性气体，如氩气或氮气。

这是因为气体分子会与靶材表面的离子或中性粒子发生碰撞，从而将其动能转化为热能，使靶材表面温度升高，促进薄膜的沉积。

此外，气体的压力和组成也会影响溅射效果。

一般来说，较高的气体压力会增加离子与气体分子的碰撞机会，从而增加溅射效率；而气体组成的不同也会对溅射效果产生影响，因为不同的气体会对离子或中性粒子的运动轨迹产生不同的影响。

直流磁控溅射起电弧的原因主要包括电场效应、磁场效应、靶材表面形貌以及气体压力和组成。

这些因素相互作用，共同促成了直流磁控溅射起电弧的发生，为薄膜制备提供了基础条件。

直流磁控溅射起电弧的原因1. 引言直流磁控溅射是一种常用的表面涂层技术，可用于提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。

在直流磁控溅射过程中，电弧的起源是一个重要的问题。

本文将详细探讨直流磁控溅射起电弧的原因。

2. 直流磁控溅射的基本原理直流磁控溅射是利用直流电源提供电流，通过磁场控制电子和离子的运动，使其沿着磁力线束缚在靶表面，从而实现材料的溅射。

其基本原理如下：•正极靶：通常由溅射材料制成，连接到正极电源上。

正极靶表面会产生离子轰击，产生溅射现象。

•负极底板：通常是待处理的物体，连接到负极电源上。

底板上的溅射物质会沉积，形成薄膜涂层。

•磁控系统：通过磁场控制离子和电子的运动，使其沿着磁力线束缚在靶表面。

3. 直流磁控溅射起电弧的原因直流磁控溅射起电弧的原因可以归结为以下几个方面：3.1 靶表面污染靶表面的污染是导致电弧起源的主要因素之一。

靶材表面可能会存在氧化物、水分、油脂或其他污染物，这些污染物会导致电弧的形成。

当电子轰击靶表面时，污染物会被加热并产生蒸汽，从而形成电弧。

3.2 靶表面缺陷靶表面的缺陷也是导致电弧形成的原因之一。

靶材在制备过程中可能会出现气孔、裂纹或其他缺陷，这些缺陷会导致电弧的产生。

电子轰击到缺陷处时，会产生局部电场强度增加，从而引发电弧。

3.3 靶材表面电离靶材表面的电离是导致电弧起源的另一个重要因素。

当电子轰击靶表面时，会将靶材表面的原子或分子电离成为离子。

这些离子会被加速并沿着磁力线束缚在靶表面，形成等离子体。

当等离子体密度达到一定程度时，会引发电弧。

3.4 引弧电流过大引弧电流过大也是导致电弧形成的原因之一。

当引弧电流超过一定阈值时，电弧就会自发形成。

这通常是由于电源设置不当、电流过载或其他因素导致的。

4. 如何避免电弧的形成为了避免电弧的形成，可以采取以下措施：•保持靶表面的清洁，避免污染物的存在。

•优化靶材制备工艺，减少表面缺陷的产生。

•控制电源参数，避免引弧电流过大。

开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器是现代电力系统中常见的重要设备，用于控制和保护电路的正常运行。

然而，当开关电器断开电路时，由于电流的存在，会产生电弧。

电弧是一种高温、高能量的放电现象，可能导致开关电器和周围设备的损坏，甚至引发火灾。

为了解决这一问题，开关电器通常配备了灭弧装置，用于有效地灭除电弧。

本文将介绍几种典型的灭弧装置，并详细阐述它们的工作原理。

1.磁场励磁式灭弧装置磁场励磁式灭弧装置是早期开关电器常用的一种灭弧装置。

其工作原理基于利用磁场力使电弧受到扰动和削弱，最终断开电路。

该装置由励磁线圈和灭弧室组成。

当电流突然改变时，励磁线圈产生瞬时磁场，使电弧受到力的作用被迫向上或向下偏离电弧通道，产生较大的接触电阻。

随着电弧接触电阻的增加，电流逐渐减小，直到达到灭弧的程度，电弧熄灭，断开电路。

2.气体灭弧装置气体灭弧装置是当前开关电器中常用的一种灭弧装置。

常见的气体灭弧装置有二氧化硫灭弧室和空气灭弧室等。

其工作原理都是基于将电弧引导到灭弧室中，通过气体的快速喷射和冷却来灭除电弧。

当电弧产生时，灭弧室内的气流会迅速形成一个狭窄的通道，将电弧束约束在其中。

气体喷射的速度和方向可以使电弧冷却和消散，从而使电弧的能量逐渐减小，最终使电弧熄灭。

3.油膜灭弧装置油膜灭弧装置是一种利用油膜扩散和冷却电弧的灭弧装置。

常见的油膜灭弧装置有油膜式断路器等。

其工作原理是通过在电弧通道上形成一层均匀的油膜，使电弧受到冷却和扩散。

电弧通道中的电流和电弧能量会将润滑油加热并将其蒸发，蒸汽进一步冷却和吸收电弧能量，使电弧迅速衰减。

油膜的扩散和吸热过程使电弧通道的电阻迅速增加，从而阻止了电流的进一步流动，实现了灭弧的效果。

4.固体灭弧装置固体灭弧装置是一种利用特殊的材料来抑制电弧的灭弧装置。

常见的固体灭弧装置有石英灭弧室和陶瓷灭弧室等。

其工作原理是电弧通过灭弧室时，固体材料产生的热量和气体使电弧温度骤然升高，从而使电弧失去能量。

[整顿版]磁控溅射镀膜工艺大面积磁控溅射工艺1、简介在玻璃或卷材上制备旳用于建筑、汽车、显示屏和太阳能应用旳光学多层膜是运用反应磁控溅射以具有可反复旳稳定旳高沉积率进行生产旳。

在整个基底宽度上旳良好膜厚均匀性和合适旳工艺长期稳定性是为了满足生产规定所必须旳。

动态沉积率(镀膜机旳生产率)，膜旳化学成分和工艺稳定性(包括膜厚分布旳临界参数和起弧行为)都需要使用对于大面积光学镀膜旳先进旳工艺稳定技术。

这意味着对于研制旳高规定存在于大面积反应磁控溅射工艺。

对于把在试验室条件下开发旳工艺转移到大规模工业镀膜机这个过程存在着很大旳风险性。

为了克服这个升级问题，研制生产安装了一台工业规模试验型设备。

该设备可以处理旳基底宽到达3.2m。

除了对于反应溅射旳工艺稳定性方面旳简朴旳简介外，本文还包括了一种对于我们这台用于磁控溅射研究和开发旳工业规模试验型镀膜机旳简介。

这将使用有关在该设备中获得旳氧化锌和二氧化钛工艺旳改善旳成果来进行阐明。

2、反应溅射旳工艺稳定性反应溅射工艺是以滞后现象作为表征旳。

自稳定工作点只存在于金属模式和反应模式。

存在旳自稳定范围必须扩大到过渡范围以保证工业镀膜设备旳生产运作。

下面将简介等离子体发射控制器旳在这方面旳使用。

一种控制电路用于现场测定溅射靶材料旳光谱线旳强度。

在保证考虑了边界条件旳状况下，这可以用于测量靶上实际靶材溅射率。

反应气体输入量可以根据一种设定点测量得到旳信号强度旳偏差来进行控制。

这样就有也许根据材料、靶长和抽速把几乎每个工作点都稳定在过渡范围。

反应溅射旳工作点位置取决于对沉积率、化学成分和反射率等参数旳规定。

为了在过渡模式下得到宽度起过一米旳有效膜厚分布旳镀膜，需要进行特殊旳研究。

众所周知，在反应磁控溅射旳状况，只有当进行气体流量旳动态修正以稳定一种平衡状态时展宽式直磁控溅射源就可以长期稳定地工作。

已经为反应沉积旳生产安装了合适旳系统。

某些PEM控制电路彼此独立地进行工作。

磁控溅射镀膜的原理磁控溅射镀膜是目前广泛应用于各类现代电子电器领域的一种表面处理技术，其原理基于高能量的离子轰击材料表面，使其分子离子化并沉积到基底上，形成具有高硬度、高耐磨、高抗腐蚀性能的保护膜。

本文将详细介绍磁控溅射镀膜的原理及其应用。

一、磁控溅射镀膜的原理1、真空环境为实现磁控溅射镀膜，必须在封闭的真空环境下加热制备好的材料，并通过电磁泵等工具使真空度达到一定程度。

因此，在真空环境下备材料和镀膜是磁控溅射镀膜的关键步骤。

2、电子轰击当真空环境形成之后，操作者就可以通过电极将电子轰击到材料表面，使其产生离子化反应，从而形成金属等原子离子。

电子轰击时，要注意功率、频率、工作电流等参数的选择，不同的材料需要不同的工艺参数。

3、磁场引导在电子轰击材料表面的同时，要对产生的离子分子进行引导。

这一步操作需要利用磁场将离子源分子引导到基底位置，控制和调整磁场方向是磁控溅射镀膜的核心技术之一。

4、离子沉积离子分子到达基底附近时，它们会重新聚集起来，从而形成一层均匀的薄膜。

这一层薄膜的硬度、膜厚、反射率等属性，受到离子轰击时的工艺参数及磁场、离子流等因素的影响，因此电子轰击时的功率、频率、工作电流以及磁场的控制成为磁控溅射镀膜的重要因素。

二、磁控溅射镀膜的应用磁控溅射镀膜技术是当前广泛应用于生产和制造领域中的表面处理技术之一。

下面我们将以几个具体的应用案例来阐述磁控溅射镀膜的应用及其现状。

1、钢化玻璃磁控溅射镀膜技术广泛应用于钢化玻璃制造中，并且多年来一直保持着领先的地位。

磁控溅射镀膜能够形成一层具有高硬度、高耐磨、高抗腐蚀性能的保护膜，从而提高钢化玻璃的硬度和耐久度，同时也能增强钢化玻璃的光学透过性能。

2、太阳能电池板目前，太阳能电池板中的导电膜和透明膜已经开始广泛采用磁控溅射镀膜技术。

这些膜能够在不影响电池发电性能的前提下，改变太阳能电池板表面的化学特性和机械刚度，从而提高其稳定性、耐腐蚀性、光透过率和反射率。

pvd磁控溅射镀膜原理宝子们，今天咱们来唠唠一个超酷的技术——PVD磁控溅射镀膜。

这玩意儿听起来是不是就很高级？但其实呀，理解起来也没那么难啦。

咱先说说啥是PVD，PVD就是物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）的简称哦。

这就像是给东西穿上一层超级酷炫的外衣，不过这外衣可不是普通的布料，而是用物理的方法给镀上去的一层膜。

那磁控溅射镀膜呢？这可是PVD里的一个超厉害的方法。

想象一下啊，有一个真空的环境，就像一个超级神秘的小宇宙一样。

在这个真空环境里，有我们要镀膜的基底，这个基底就像是一个等着被打扮的小脸蛋一样。

然后呢，有一个靶材，这个靶材就是我们用来镀膜的材料，就好比是化妆用的粉底或者眼影的原料。

在这个真空小宇宙里，我们给这个系统加上一些特殊的条件。

这时候就有高能粒子登场啦，这些高能粒子就像是一群超级小的、精力旺盛的小精灵一样。

它们会冲向靶材。

当这些小精灵撞击到靶材的时候，就会把靶材表面的原子或者分子给撞得“晕头转向”的，然后这些被撞出来的原子或者分子就会像小雪花一样，飘飘悠悠地飞向基底。

然后就一层一层地落在基底上，慢慢地就形成了一层膜。

这就像是小雪花一片一片地堆积，最后就变成了一个白色的世界一样。

那磁控在这个过程里起到啥作用呢？磁控啊，就像是一个超级指挥家。

在这个真空环境里，有磁场的存在。

这个磁场就像是一个无形的大手，它能够控制那些高能粒子的运动轨迹。

有了这个磁场的指挥，那些高能粒子就能够更加高效地去撞击靶材啦。

就好比是一群调皮的小朋友，本来是到处乱跑的，但是有了老师（磁场）的指挥，就能够乖乖地朝着一个方向去做事情（撞击靶材）啦。

这个磁控溅射镀膜有好多厉害的地方呢。

比如说，它能够镀出非常均匀的膜。

这就好比是给小脸蛋涂粉底，涂得特别均匀，一点都不会一块厚一块薄的。

而且啊，它可以选择各种各样的靶材，就像你化妆的时候可以选择不同颜色的眼影一样。

你想要金色的膜，就用金做靶材；想要银色的，就用银做靶材。

黑色实验总结1、材料对比⑴ TiCTiC是最常见、最经济的一种黑色硬质膜。

颜色可以做到比较深，耐磨性能也很好，但其色调不够纯正，总是黑中略带黄色。

并且由于钛的熔点相对较低，在溅射时易出现大的颗粒，使其光令度不易得到改善。

防指印的能力也不好，擦后变黄、变朦。

⑵ CrCCrC的总体色调相对TiC要好，虽然达不到TiC那样黑，但更纯正，带白。

由于铬在溅射时直接由固态直接变为气态，故虽然铬的溅射系数很大，膜层沉积速率很快，但其光令度却比TiC好。

防指印性能也比TiC好。

Cr为脆性材料，膜层的残余应力对耐磨性能的影响尤为重要。

⑶ TiAlC由于铝有细化晶粒的作用，所以TiAlC膜层的光令度和防指印的能力均较好。

但是铝的熔点很低，要求铝靶的冷却效果要好，施加在铝靶上的功率也不能太大。

从TiAlC膜层本身来说，也要求铝的含量要低，不然不够黑。

但如果铝靶的功率太低，很容易中毒。

建议采用平面铝靶或使用一定铝含量的铝钛合金靶材。

⑷ TiCrAlCTiCrAlC是用小平面靶试电的，结果光令度和防指印的能力很好，这可能有两个原因：①材料本身的光令度和防指印的能力较好；②采用平面靶轰击打底。

其耐磨能力也比较好，这可能是由于：①TiCrAl靶材致密；②TiCrAlC本身比较耐磨；③小平面靶的功率密度比较高，溅射出的粒子能量较高，故膜层致密。

⑸ TiCNTiCN是一种硬度与耐磨性能较好的薄膜，其颜色甚至可以比TiC更黑，手摸起来不光滑，有粘粘的感觉，但防指印的能力却很好，擦后不会变色，也不会变朦。

2、实验机配置⑴电源① AE中频电源AE电源的精度很高，对靶材的要求不高，电源自我保护的能力比较强，也因此对真空度等外界条件的要求更苛刻，易灭辉。

镀出的CrC膜层光令度与防指印的效果较好，但颜色黑中带蓝。

耐磨性能也是试过的电源中最好的。

②新达中频电源新达电源的功率比较大，可以并机使用的它的一大优势。

镀出的CrC膜层很黑，但带白，耐磨能力比AE电源镀出的膜层要查差。

磁控溅射法沉积TCO薄膜的电源技术1前言透明导电氧化物薄膜(TCO薄膜)有着广泛的用途，如作为LCD、OLED显示器面板的电极，作为触摸屏的感应电极，作为薄膜太阳能电池的电极以及作为LED芯片前电极等[1]。

目前，主要的TCO薄膜有氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌铝(AZO)三种[2]，其中SnO2薄膜是最早应用的TCO薄膜，但由于其光电特性相对较差，目前主要应用在一些较低端的使用领域。

ITO薄膜是目前光电特性最好，使用范围最广的TCO薄膜，但其同时存在使用稀有元素In，生产成本较高、In元素有毒、在氢等离子工艺氛围中性能退化等缺点。

近年来，成本低、性能优良、无毒害的ZnO:Al(AZO)薄膜[3]得到了广泛的关注与研究，有希望替代ITO薄膜。

因此，ITO与AZO材料是当前研究和生产的最主要的TCO材料。

目前，产业界制备ITO、AZO薄膜主要是采用磁控溅射镀膜技术[4][5]。

磁控溅射技术基于等离子技术，通常是在存在高电势差的靶(阴极)与阳极之间注入气体(一般为Ar气)，通过等离子辉光放电实现对气体原子的离化，电场与磁场对离子加速和变向，进而轰击靶材表面，导致靶材原子被轰击到空间中，溅射在一块衬底材料上聚集形成薄膜[6]。

对于磁控溅射装置，磁控溅射电源决定了磁控溅射工艺过程等离子体状态，对镀膜工艺和膜层生长质量起着至关重要的作用[7]。

随着生产和科技不断发展，用户对产品质量性能的要求越来越高。

所以要求磁控溅射镀膜设备具有良好的可靠性、稳定性，有较高的镀膜效率和镀膜质量。

本文将主要描述磁控溅射ITO、AZO两大主要TCO薄膜的核心电源技术的发展现状、最新进展以及未来面临的挑战。

2磁控溅射TCO薄膜的电源技术发展概述2.1磁控溅射直流电源磁控溅射电源类型有直流电源、中频电源和射频电源。

其中中频电源与射频电源成本较高，且沉积速率偏慢，尤其是射频电源沉积速率慢且由于驻波效应等，不适宜进行大面积镀膜，因此在制备大面积TCO薄膜技术领域应用较少。