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120赵向杰磁控溅射镀膜技术的研究及发展趋势磁控溅射镀膜技术的研究及发展趋势**基金项目：2018年西安航空职业技术学院校级综合科研项目（18XHZH-015）o 作者简介：赵向杰，硕士研究生，讲师，教学研究方向；机械工程。
赵向杰(西安航空职业技术学院，陕西西安710089)摘要：综述了磁控溅射镀膜技术在非平衡磁场溅射、脉冲磁控溅射等方面的发展，利用新型的磁控溅射镀膜技术可以实现薄膜的高速沉积、高纯薄膜制备以及提高反应溅射沉积薄膜的质量等，并进一步取代电镀等传统表面处理技术。
并阐述磁控溅射镀膜技术在电子、光学、表面功能薄膜等许多方面的应用。
关键词：磁控溅射镀膜，薄膜制备，应用中图分类号：TB79Development and Research of Magnetron Sputtering Coating TechnologyZHAO Xiang-jie(Xi?an Aeronautical Polytechnic Institute,Xi*an710089shaanxi,China)Abstract：In this paper,the magnetron sputtering technology in the non-equilibrium magnetic field sputtering,pulsed magnetron sputtering and other aspects were.introdnced It is shown that the new type of magnetron sputtering technology can realize the high-speed deposition of the film,the preparation of the high purity film,improve the quality of the reactive sputtering deposition film,and further replace the traditional surface treatment technology such as electroplating.Finally,the application of magnetron sputtering technology in many aspects such as electronics,optics,surface functional film and so on were expounded.Key words:magnetron sputtering coating,film fabrication,气相沉积是指气态（含等离子态）的镀料物质在基体上沉积，形成薄膜的过程。
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。
磁控真空溅射镀膜《磁控真空溅射镀膜》：发展与应用前景展望磁控真空溅射镀膜是一种先进的表面处理技术，通过在真空环境中使用磁控电弧溅射技术将金属材料蒸发并沉积在基底上，以制备具有良好性能的薄膜。
随着科技的不断进步，磁控真空溅射镀膜技术在各个领域都得到了广泛应用，具有广阔的发展前景。
磁控真空溅射镀膜技术具有许多优势。
首先，它可以在较低的温度下进行，避免了基底材料的热变形。
其次，溅射过程是在真空环境下进行的，因此可以有效减少氧化和污染的可能性，获得高质量的薄膜。
此外，磁控真空溅射可实现各种金属和复合材料的溅射，具有广泛的应用范围。
在制备过程中，可以根据不同的应用需求选择不同的溅射材料。
例如，通过溅射铝、铜、银等材料可以制备具有良好的导电性能的电子元件；溅射氮化硅、氮化铝等材料可以制备防刮擦、耐磨损的涂层；而溅射二氧化钛、二氧化锆等材料可以制备具有优异光学性能的光学膜。
另外，磁控真空溅射镀膜技术在材料改性和表面硬化方面也具有巨大潜力。
通过在基底表面镀覆一层材料，可以显著提高基底的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。
这在航空航天、汽车制造和机械工程等领域具有广泛的应用需求。
此外，磁控真空溅射镀膜技术也可以应用于能源领域。
通过溅射锂离子电池阳极和阴极材料，可以提高电池的储能密度和充放电性能，推动新能源技术的发展。
相比于传统的化学沉积方法，磁控真空溅射镀膜技术具有更高的能量效率和材料利用率。
然而，磁控真空溅射镀膜技术仍面临一些挑战。
首先，设备和材料的成本较高，限制了其在大规模生产中的应用。
其次，溅射过程中的辉光放电和离子轰击对基底材料造成损伤，降低了薄膜的质量。
解决这些问题需要进一步的研究和创新。
总的来说，《磁控真空溅射镀膜》作为一种先进的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和对高性能薄膜需求的增加，磁控真空溅射镀膜技术将在电子元器件、防护涂料、材料改性等领域发挥重要作用，为各行各业带来更多机遇和发展空间。
磁控溅射镀膜技术在光学薄膜中的应用作为一种常见的表面涂层技术，磁控溅射镀膜技术被广泛应用于光学薄膜领域。
其与传统的蒸发和离子镀技术相比，有更好的沉积速率、沉积质量以及对高熔点物质的表面涂层能力。
本文将探讨磁控溅射镀膜技术在光学薄膜中的应用。
一、磁控溅射镀膜技术的基本原理磁控溅射镀膜技术是一种将金属或非金属材料转化为气态，然后在物体表面沉积形成薄膜的表面涂层技术。
其基本原理为将高能量的粒子轰击到材料上，使其转化为气态，然后被磁场加速并引导直接沉积到目标物体表面上。
这种技术具有简单易行、高精度、大批量生产等优点。
二、磁控溅射镀膜技术的应用领域磁控溅射技术在银及贵金属、氧化物、氟化物、氮化物等材料的表面涂层方面应用最为广泛。
其在太阳能电池板、镜片、LED 芯片等领域均有重要应用。
在光学领域主要被用来制造反射和透射膜层。
反射膜层用于制作镜面和反光器材，由于磁控溅射技术能够生产高质量、高折射率、高反射率膜层，因此已成为反射膜制造行业的主流技术，广泛应用于金属镜、全反射镜、折射镜、衰减镜等器材的制造。
透射膜层则用于制作光学元件，如滤波器、调制器、液晶显示器等。
目前，磁控溅射技术已成为制造高品质光学器材的首选技术，主要由于其能够控制膜层厚度、形状、光学性能和生产周期等因素。
三、磁控溅射镀膜技术的未来发展方向/随着现代信息技术和光电子技术的不断发展，磁控溅射技术的应用领域也将不断扩展。
基于化学成分的工艺控制和镀膜参数的改进，膜层厚度、形状、质量和其它光学性能交替控制将得以实现。
同时，尽管目前磁控溅射镀膜技术已可满足绝大部分光学薄膜制造需求，但其在规模化生产、膜层厚度均匀度、介电性能等方面仍需改进。
未来，磁控溅射技术在深度应用上仍有巨大的发展空间。
试谈磁控溅射镀膜技术的研究及发展趋势作者：孙毅来源：《科学与财富》2020年第35期摘要：本文概述磁控溅射镀膜及其工作原理，着重探討当前现有的镀膜工艺，包括平衡及非平衡磁控、脉冲磁控、反应磁控等，进一步分析此类技术未来的发展趋势。
关键词：磁控溅射镀膜;非平衡磁控;脉冲磁控引言：磁控溅射镀膜工艺的出现，已经获得优异的成绩，并被广大相关专业人士关注，在镀膜行业中展现出非凡的发展速度。
其出现之初，仅能在表面平整的工件上达到较好的处理效果。
一、磁控溅射镀膜此项技术是基于特定的物理反应，实行与气相沉积相似的一项工艺。
镀膜需在真空环境下，将电量两极导入磁场，在电场及磁场的双重作用下，完成溅射。
该种溅射方式弥补常规溅射技术的部分不足，并合理开拓其他运用领域。
在阴极靶材之上构建电磁场，在此范围内，若因溅射出现加速成高能电子的情况，不会直接撞击阳极，会受到磁场的“指引”，进行摆动，借助摆动的力会冲击气体分子，由此将带有的能量传送至气体分子，进而出现电力，冲击的一方便又回到原本的低能状态。
之后会跟随磁力线的移动，达到距离阴极较近的辅助阳极处，而被吸入。
此过程能有效降低高能电子产生的冲击力，对基材起到保护的作用，并展现出低温溅射的特征。
同时，高能电子的持续摆动，需经过较长的距离才进入阳极，但受到电子量级的影响，电离度偏高，所以放电的概率相对提升，离子的电流密度有所增大，由此溅射的速度快，反而展现出高速溅射的特征。
二、常见的磁控溅射镀膜工艺（一）平衡磁控此项工艺属于一项相对常规的溅射工艺，其利用永磁体及电磁圈，引导电子活动。
电磁场能把控电子的活动轨迹，让其和气体分子相互接触并产生反应，由此确保溅射的质量及最终的沉淀速度。
由于二次电子与靶材相距不远，再加上等离子的密度偏高，且密度会随着与靶材的距离拉长逐渐降低，镀膜的质量也随之下降，因此，该项工艺对加工构件的大小有限制。
实际应用平衡溅射时，飞出的电子一般是低能状态，难以满足加工的实际标准，而提升温度能优化镀膜的质量，但需考量加工构件本身可以承受的温度。
反应性气体磁控溅射镀膜技术研究反应性气体磁控溅射镀膜技术（Reactive gas magnetic sputtering coating technology）是一种广泛应用于材料制备、表面改性和微纳加工等领域的重要技术。
它具有高质量、高性能、高效率等优势，在制备光电子、微电子、细胞培养、表面生长等方面都具有广泛的应用。
本文将就反应性气体磁控溅射镀膜技术的原理、研究进展和发展前景等方面进行论述。
一、反应性气体磁控溅射镀膜技术原理反应性气体磁控溅射镀膜技术是一种利用磁场、离子、高能粒子等多种物理效应对靶材料进行磁控溅射的技术。
通俗来说，就是将一种或多种反应性气体添加到想要镀膜的材料和靶材之间的空气中，通过磁场激励靶材中的原子、离子等高能粒子与反应性气体发生化学反应，从而在材料表面形成一层具有特定组成和结构的薄膜。
在反应性气体磁控溅射镀膜技术中，磁控溅射和反应气体化学反应双重作用起到关键作用。
磁控溅射通过加速装置加速离子束，使其在材料表面产生冲击作用，从而完成相应的化学反应，同时还能够改变扫描速度、材料温度、靶材喷射速度等各种实验条件，从而实现薄膜厚度、成分和晶体结构的控制。
反应气体化学反应则能够在溅射过程中实现半导体材料的掺杂、金属材料的化学变化等各种化学反应的进行。
二、反应性气体磁控溅射镀膜技术研究进展反应性气体磁控溅射镀膜技术的研究进展非常迅速。
目前主要研究方向包括：材料表面改性、新型功能材料制备、界面微纳加工等。
其中，材料表面改性是该领域最热门的研究方向之一。
在材料表面改性方面，反应性气体磁控溅射镀膜技术能够实现不同气体反应性的调节，从而制备出具有特殊化学成分和结构的表面膜。
例如，氮化碳薄膜制备可以通过添加氮气和乙烯等反应物，这两种反应物可以调节氮化碳薄膜中碳和氮的含量。
又如，利用氧化锌和氮气反应可以制备出具有不同形状和尺寸的氧化锌纳米结构。
在新型功能材料制备方面，反应性气体磁控溅射镀膜技术已经成功地制备出了包括硅基锗、镁铝氧化物、金刚石膜、氧化镓等在内的许多新型材料。
2023年中国磁控溅射镀膜行业发展现状及下游产业链市场发展全景分析预测（1）磁控溅射镀膜技术：磁控溅射镀膜技术是PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）镀膜技术的一种，其工作原理系通过施加与电场方向垂直的磁场，控制高能粒子束（通常采用Ar+）加速轰击阴极靶材表面，使靶材发生溅射生成原子并沉积在基板表面形成薄膜。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年磁控溅射镀膜行业市场调查及“十四五”投资战略预测报告》磁控溅射镀膜技术能够有效提高膜层的沉积速率、降低基片温度，减小等离子体对膜层的破坏，制成薄膜在特性上具有显著优势，适合大面积镀膜生产，是目前最主要的工业镀膜方式之一。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年柔性光学导电材料行业发展现状与投资战略规划可行性报告》（2）磁控溅射镀膜行业发展现状：磁控溅射镀膜技术在中国自20世纪90年代起逐渐应用于工业生产，此后，随着国际产业转移以及国内技术的进步，磁控溅射镀膜技术在我国开始广泛应用于平板显示、触控面板、光伏电池以及装饰面板等产品的工业制造，并随着卷绕溅射镀膜技术的日益成熟，镀膜基材也由传统的玻璃基板拓展到了柔性领域。
在下游市场需求以及技术创新的不断推动下，我国磁控溅射镀膜行业得到了快速发展。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年智能表计市场深度调研及投资可行性预测咨询报告》①显示触控：中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年中国消费电子行业市场供需格局分析及投资战略可行性报告》A、LCD用ITO导电玻璃：ITO（Indium Tin Oxides，氧化铟锡）导电玻璃，是指在玻璃基板上利用磁控溅射的方法沉积ITO薄膜，加工制作成的一种具有良好透明导电性能的玻璃产品，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年汽车电子行业市场运行格局分析及投资战略可行性评估预测报告》LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示）是一种现代显示技术，其原理是将液晶置于两片平行的ITO导电玻璃基板之间，在ITO导电玻璃的电极作用下，液晶分子排列会发生扭曲，从而控制偏振光出射状态，产生显示画面。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
反应磁控溅射技术的发展情况及趋势
综述了反应磁控溅射技术的发展情况。
分析了模拟反应磁控溅射的Berg 经典模型；详述了反应磁控溅射过程中迟滞效应和打火现象的产生原理及过程；分析了消除迟滞效应和打火现象的各种方法并提出个人的观点；展望了反应磁控溅射技术的发展趋势。
反应磁控溅射是具有一定能量的离子(Ar+)溅射金属或合金靶表面，被溅射出的金属原子和反应气体发生化学反应在基体上形成化合物薄膜。
反应磁控溅射技术是目前科研和生产中制备化合物薄膜最常用的方法，能沉积不同种类的化合物，如:氧化物、氮化物、碳化物、氟化物和砷化物等。
反应磁控溅射技术的优点是:借助精密的监控设备能快速沉积所需化学配比的化合物薄膜；金靶容易提纯和加工，因此靶材的成本低且所得薄膜的纯度高；金属靶具有良好的热传导性，因此靶的冷却效果较好，即靶能承受较高功率的溅射；反应磁控溅射沉积薄膜时，基体的温度较低(小于3e)。
理想的反应溅射应该是在基体上沉积化合物，但是在实际溅射过程中，不仅在基体上沉积了化合物薄膜，同时靶材表面也会和反应气体发生化合反应形成化合物覆盖层，即所说的靶中毒。
如反应溅射过程中的不稳定性是较复杂的非线性关系，为了预知和减少前期工艺优化的工作量，于1987 年由Berg 带头的课题组提出了一个依反应气体平衡为依据的模拟反应溅射过程的模型。
该模型简单可靠，后来Berg 课题组还有其他国家的研究人员对该模型进行了深入的研究和发展，使模拟结果更趋近于实际的溅射过程。
本文详述了反应磁控溅射过程中迟滞效应和打火现象的产生原理，分析了消除迟滞效应和打火现象的各种方法并提出个人的观点，分析了Berg 模型，展望了反应磁控溅射技术的发展趋势。
磁控溅射镀膜技术的发展一、本文概述随着科技的飞速发展，镀膜技术在多个领域，如电子、光学、航空航天等，都扮演着至关重要的角色。
其中，磁控溅射镀膜技术凭借其独特的优势，如镀膜质量高、适用范围广、工艺稳定等，逐渐成为镀膜领域的研究热点。
本文将对磁控溅射镀膜技术的发展历程进行详细的梳理，分析其技术原理、应用领域及发展趋势，旨在为读者提供一个全面而深入的了解，并为该技术的进一步研究和应用提供参考。
文章首先回顾了磁控溅射镀膜技术的起源和发展历程，介绍了其从最初的实验室研究到如今的广泛应用所经历的演变。
接着，文章将深入探讨磁控溅射镀膜技术的基本原理，包括磁控溅射的基本原理、镀膜过程中的关键因素以及镀膜质量的控制等。
文章还将详细介绍磁控溅射镀膜技术在各个领域的应用情况，如电子器件、光学元件、太阳能电池等，以及在这些领域中所取得的成果和面临的挑战。
文章将展望磁控溅射镀膜技术的未来发展趋势，分析其在新材料、新工艺等方面的潜在应用，并探讨如何进一步提高镀膜质量、降低成本、拓宽应用领域等问题。
通过本文的阐述，读者可以对磁控溅射镀膜技术的发展有一个清晰的认识，并为其未来的研究和应用提供有益的启示。
二、磁控溅射镀膜技术的基本原理磁控溅射镀膜技术是一种物理气相沉积（PVD）方法，其基本原理是利用高能离子轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子被溅射出来，并在基材表面沉积形成薄膜。
在这个过程中，磁场起着至关重要的作用。
在真空溅射室中，靶材被放置在阴极，而基材（待镀物体）则被放置在阳极。
溅射室内充入惰性气体（如氩气），并通过电场使气体电离产生正离子和电子。
正离子在电场的作用下加速飞向靶材表面，与靶材原子发生碰撞，将靶材原子从表面溅射出来。
溅射出的靶材原子在飞行过程中与气体原子发生碰撞，失去部分能量后到达基材表面。
在靶材附近设置磁场，磁场的方向与电场方向垂直。
当溅射出的靶材原子经过磁场时，它们会受到洛伦兹力的作用，在磁场中做圆周运动。
