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物理气相沉积溅射物理气相沉积溅射是一种常用的薄膜制备技术，它广泛应用于微电子、光电子、纳米材料等领域。
本文将从溅射原理、装置结构和应用等方面介绍物理气相沉积溅射技术。
一、溅射原理物理气相沉积溅射是利用高能粒子（通常是离子或中性粒子）轰击固体靶材，使靶材表面发生溅射，形成薄膜的一种工艺。
在溅射过程中，靶材被轰击后，部分表面原子被剥离，并以高能形式沉积在基底表面，最终形成薄膜。
二、装置结构物理气相沉积溅射装置主要包括真空室、靶材、基底、气体供给系统和功率源等组成部分。
真空室用于提供低压环境，以确保薄膜制备过程中的纯净度。
靶材是溅射过程中的重要组成部分，其材料的选择与所需薄膜的性质密切相关。
基底是形成薄膜的载体，其表面质量和平整度对薄膜质量有着重要影响。
气体供给系统用于控制溅射过程中的气氛成分和压力，以调节薄膜的成分和性质。
功率源则为溅射过程提供能量。
三、应用领域物理气相沉积溅射技术在微电子领域有着广泛的应用。
例如，利用物理气相沉积溅射技术可以制备金属薄膜用于制造集成电路中的导线、电极等元件。
此外，物理气相沉积溅射还可用于制备光电子器件中的透明导电薄膜、光栅等元件。
另外，该技术在纳米材料研究中也具有重要作用，可以制备纳米颗粒、纳米线等纳米结构材料。
四、优势和挑战物理气相沉积溅射技术具有多种优势。
首先，它可以制备多种材料的薄膜，包括金属、半导体、氧化物等。
其次，溅射过程中的粒子能量较高，可得到致密的薄膜结构。
此外，溅射技术具有较高的沉积速率和较好的均匀性。
然而，物理气相沉积溅射也面临一些挑战，如靶材损耗、薄膜成分控制和工艺参数优化等。
五、发展趋势物理气相沉积溅射技术在不断发展中，有一些新的趋势值得关注。
首先，随着纳米科技的发展，溅射技术在纳米材料制备方面具有广阔的应用前景。
其次，通过引入新的溅射模式和辅助能源，可以进一步提高薄膜制备的效率和质量。
此外，利用多靶材溅射和反应性溅射等方法，可以实现多组分薄膜的制备，拓宽了溅射技术的应用范围。
溅射法是薄膜物理气相沉积的一种方法，他利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶电极。
在离子能量合适的情况下，入射的离子将在与靶表面的原子碰撞过程中使后者溅射出来。
这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现在衬底上薄膜的沉积。
物质的磁控溅射现象：溅射是一个离子轰击物质表面，并在碰撞过程中发生能量能动量的转换，从而最终将物质表面原子激发出来的复杂过程。
它与入射离子能量，入射离子种类和被溅射物质种类以及离子入射角度有关。
一般来说，只有当入射离子的能量超过一定的阀值以后，才会出现被溅射物质的溅射。
大部分的金属的溅射阀值在10~40ev之间，每种物质的溅射阀值与入射离子的种类关系不大，但与被溅射物质的升华热有一定的比例关系。
随着入射离子能量的增加，溅射出来的原子数与入射离子之比（溅射产额）先是提高，其后在离子能量达到10kev左右的时候趋于平缓。
当离子能量继续增加时，溅射产额反而下降。
在一定加速电压和一定离子入射情况下，各种元素的溅射产额随元素外层d电子数的增加而增加，因而Cu，Ag，Au等元素的溅射产额明显高于Ti，Zr,Nb,Mo,W等元素的溅射产额。
使用惰性气体作为入射离子时，溅射产额较高。
由于经济性上的原因，在大多数情况下，均采用Ar离子作为溅射沉积时的入射离子。
磁控溅射：溅射法使用的靶材可根据材质分为纯金属，合金及各种化合物。
主要溅射方法有直流溅射、射频溅射、磁控溅射、反应溅射。
这里主要介绍磁控溅射方法。
速度为v的电子在电场E和磁感应强度为B的磁场中将受到洛伦兹的作用：F=-q（E+v*B）其中q为电子电量。
当电场与磁场同时存在的时候，若E，B,v三者互相平行，则电子的轨迹仍是一条直线：但若v具有与B垂直的分量的话，电子的运动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，提高了他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寂的速率。
一．薄膜制备的真空技术基础：薄膜制备方法物理方法：热蒸发法 溅射法 离子镀方法化学方法：电镀方法 化学气相生长法1,气体分子的平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。
21d n πλ= d — 气体分子的有效截面直 2,单位面积上气体分子的通量：气体分子对于单位面积表面的碰撞频率。
3,流导：真空管路中气体的通过能力。
分子流气体：流导C 与压力无关，受管路形状影响，且与气体种类、温度有关。
4,真空泵的抽速: p — 真空泵入口处气体压力Q — 单位时间内通过真空泵入口处气体流量5,真空环境划分：低真空> 102 Pa中真空102 ~ 10-1 Pa高真空10-1 ~ 10-5 Pa超高真空< 10-5 Pa低压化学气相沉积：中、低真空（10~ 100Pa ）;溅射沉积： 中、高真空（10-2 ~ 10Pa ）;真空蒸发沉积： 高真空和超高真空（<10-3 Pa ）;电子显微分析： 高真空;材料表面分析： 超高真空。
6,气体的流动状态:分子流状态：在高真空环境下，气体的分子除了与容器壁外,几乎不发生气体分子间的相互碰撞。
特点：气体分子平均自由程大于气体容器的尺寸或与其相当。
（高真空薄膜蒸发沉积系统、各种材料表面分析仪器）粘滞流状态：当气压较高时，气体分子的平均自由程很短，气体分子间的相互碰撞较为频繁。
粘滞流状态的气体流动模式：层流状态：低流速黏滞流所处的气流状态，即气体宏观运动方向与一组相互平行的流线相一致。
紊流状态：高流速黏滞流所处的气流状态，气体不再能够维持相互平行的层状流动模式，而呈现出一种旋涡式的流动模式。
克努森（Knudsen）准数:分子流状态Kn＜1过渡状态Kn＝1~100粘滞流状态Kn ＞ 1007,旋片式机械真空泵工作原理：玻意耳-马略特定律（PV=C）即：温度一定的情况下，容器的体积和气体压强成反比。
性能参数：理论抽速Sp：单位时间内所排出的气体的体积。
