高功率脉冲磁控溅射试验平台设计及放电特性研究

(R, A)n1MnnO3n+1
二、锰氧化物的结构及其庞磁电阻效应
1.钙钛矿锰氧化物基本的晶格
一般泛指的锰氧化物(Manganites)是基于钙钛矿结构来说 的，它的通式可以写为：(R, A)n1MnnO3n+1(其中R 为稀土元素, A 为碱土元素) ，通常也称作Ruddlesden-Popper(RP)相。在 RP化合物中，“n”代表MnO6 八面体顺着晶体[001]方向堆 垛的层数。如图1所示，单层 n = 1 的(R,A)2 MnO4化合物具有 二维的K2NiF4 结构，由一层MnO6八面体层和一层(R/A，O）交替 堆垛组成。n =2的双层(R,A)3Mn2O7和n = 3的三层(R,A)4Mn3O10化合 物分别有两层MnO6 八面体和三层 MnO6八面体与一层 (R/A，O）交 替堆垛组成。n =∞的化合物 (R,A)MnO3 具有无穷层的三维钙钛 矿结构。其中结构为(R,A)Mn2O7和 (R,A)MnO3的部分化合物表现出 CMR效应。
极化度 、电场E、诱导偶极矩m三者之间的关系:
E
拉曼和红外是否活性判别规则: (1) 相互排斥规则: 凡具有对称中心的分子，具
有红外活性(跃迁是允许)，则其拉曼是非活性(跃迁是 禁阻)的;反之，若该分子的振动对拉曼是活性的，则 其红外就是非活性的。
层状晶格图形如下
2. CMR效应 CMR效应存在于钙钦矿结构的掺杂锰氧化物中。不
同于GMR和TMR依赖于人工制备的纳米结构，钙钦矿锰 氧化物的CMR效应是大块材料的体效应。由于其磁电 阻值特别巨大，为了区别于金属多层膜中的GMR效应， 人们将这种钙钦矿结构中的磁电阻效应冠之以超大磁 电阻效应(eolossalMagnetoresistanee)，简称CMR效 应。CMR的一个显著特征是在磁相变的同时伴随着金 属到绝缘态的转变，并且磁电阻的陡然变化通常发生 在居里点()附近，一旦温度偏离居里点，磁电阻迅速 下降。这种极大的磁电阻效应实际上暗示了锰氧化物 材料中自旋一电荷间存在着强烈的关联性。现在己经 确认，锰氧化物具有电子的强关联特性，其CMR机理， 与铜氧化物的高温超导电性是一样的，是多电子强关 联系统中十分有趣和困难的问题。

ZnO薄膜的XRD图 薄膜的XRD 图2 ZnO薄膜的XRD图
XRD图显示： 图显示： 图显示
（1）样品均出现了2θ≈34.75°的较强的(002)衍射峰，说明薄 膜具有垂直于基片平面较好的c轴择优取向 （2）2、3、 4号样品中出现了2θ≈72.5°的微弱的(004)衍射 峰，在4号样品中出现了2θ≈32.2°的微弱的(100)衍射峰，其 中(004)峰为(002)晶面的次级衍射峰。 （3）在衬底温度从RT升至250℃的过程中，(002)衍射峰相对 强度随衬底温度升高而增加，薄膜c轴择优取向变好，而当温 度超过250℃以后，(002)峰相对强度变小。
所谓磁控溅射就是在二极溅射的基础上附加一个磁场利用电子在正交电磁场中作螺旋线轨迹运动进一步提高真空溅射镀膜的效率和质量以金属靶材为阴极阳极接地也可以是正电位两极间通入工作气体在此以氩气ar为工作气体当两极间施加高压时电极间的ar发生电离电离产生的电子向阳极作加速运动而ar向阴极作加速运动撞击阴极靶材
二、ZnO薄膜的应用 ZnO薄膜的应用
光电显示领域中的透明电极 太阳能光电转换领域中的异质结 各种压电、压光、 各种压电、压光、电声与声光器件
气敏元件
三、ZnO薄膜的研究进展 薄膜的研究进展
Hang Ju Ko等人利用分子束外延(MBE)方法制备了高 质量的ZnO薄膜；Zhang等人利用分子束外延方法在Al2O3 上制备了 ZnO的发光二极管；Su等人利用等离子体协助分 子束外延(P-MBE)方法制备了ZnO/ZnMgO 单量子阱，结合 理论计算所得在导带和价带中的第一亚带能量分别是 49meV和11meV；Chang等人利用分子束外延生长n-ZnO， 而利用金属有机化学气相沉积p-GaN，发现 n-ZnO/p-GaN 异质结具有发光二极管特性；Gangil等人利用等离子增强的 MOCVD在Al2O3上制备出了N掺杂p型ZnO薄膜，载流子浓 度范围为1013 ~ 1015 cm-3，电阻率为10-1 ~

第21卷第9期强激光与粒子束Vol.21,No.9 2009年9月HIGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS Sep.,2009　文章编号:　100124322(2009)0921426205脉冲功率电源辐射电磁场测量与分析3曹荣刚,　邹　军,　袁建生(清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统国家重点实验室,北京100084) 摘　要:　对采用三电极气体间隙放电开关的脉冲功率电源和采用可控硅开关的脉冲功率电源进行了辐射电磁场测量与分析。

所研究的脉冲功率电源的脉冲持续时间为ms量级,电流峰值为几十到几百kA。

使用多组微分式磁场探头和高采样率、高存储深度的数字示波器进行了磁场测量;通过探头校对实验,对探头系数进行了校验。

通过对微分测量结果的校正与积分运算,得到了磁场的时域波形。

分析了低频段按照探头系数的计算方法和积分处理方法的关系,总结了时域波形重构的一些方法。

得到了两种电源的电磁场特性:三电极气体间隙放电开关产生的磁场频谱范围可达10M Hz,而可控硅开关产生的磁场在1M Hz以内;其辐射电场微弱。

关键词:　脉冲功率电源;　气体间隙开关;　可控硅开关;　电磁场测量;　电磁干扰 中图分类号:　TM8 文献标志码:　A 脉冲功率电源周围通常有测量和控制等电子设备,多模块组合电源本身也有许多触发控制电路与设备,它们很可能会受到脉冲功率电源产生的强电磁干扰影响而不能正常工作甚至损坏。

因此,需要测量脉冲功率电源周围的电磁场,分析其是否超过相应的电磁限定标准。

对于不符合电磁环境要求的情况,必须实施抑制电磁干扰的措施,以确保脉冲功率电源及其它系统安全可靠运行,使整个工作平台实现电磁兼容[1]。

文献[2]通过实验与测量分析了Marx脉冲发生器中气体间隙开关导通时产生的电磁干扰。

其电压等级为80kV,开关间隙是25mm,辐射磁场的主频段在20～30M Hz之间。

本文主要研究了采用气体放电开关和可控硅开关的脉冲功率电源,通过实验测量得到两种电源周围辐射电磁场。

Making the IMPOSSIBLE possible
中频（MF）磁控溅射
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中频交流磁控溅射可用在单个阴极靶系统中。 工业上一般使用孪生靶溅射系统。
让不可能成为可能
Making the IMPOSSIBLE possible
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中频（MF）磁控溅射
中频交流孪生靶溅射的两个靶位上的工作波形
让不可能成为可能
Making the IMPOSSIBLE possible
磁控溅射分类
11
• 射频（RF）磁控溅射 • 直流（DC）磁控溅射 • 中频（MF）磁控溅射
让不可能成为可能
Making the IMPOSSIBLE possible
射频（RF）磁控溅射
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右图为射频磁控溅射实验装 置示意图。
让不可能成为可能
Making the IMPOSSIBLE possible
三种磁控溅射对比
23
DC
MF
RF
电源价格
便宜
一般
昂贵
靶材
圆靶/矩形靶 平面靶/旋转靶 实验室一般用圆平面靶
靶材材质要求
导体
无限制
无限制
抵御靶中毒能力
弱
强
强
靶材利用率
15％ / 30％
30％ / 70％
应用
金属
金属/化合物 工业上不采用此法
磁控溅射原理
直流辉光放电
• 右图为直流辉光放电的发光区电位分布 及净空间电荷沿极间距的分布图。
• 靠近阴极有一明亮的发光区，称为阴极
辉光区。
• 电子在阴极暗区发生大量的电离碰撞， 正离子被加速射向阴极。但是正离子的 迁移率远低于电子的迁移率，净空间电 荷呈正值，在阴极表面附近形成一个正 离子壳层。

磁控溅射工作原理磁控溅射一条摆线。

若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。

随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。

由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。

磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。

入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。

在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。

种类磁控溅射包括很多种类。

各有不同工作原理和应用对象。

但有一共同点:利用磁场与电子交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。

所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。

靶源分平衡和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。

平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。

磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态和非平衡磁控阴极。

平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等，两极磁力线闭合于靶面，很好地将电子/等离子体约束在靶面附近，增加碰撞几率，提高了离化效率，因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电，靶材利用率相对较高，但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面，基片区域所受离子轰击较小.非平衡磁控溅射技术概念，即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极，两极磁力线在靶面不完全闭合，部分磁力线可沿靶的边缘延伸到基片区域，从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片，增加基片磁控溅射区域的等离子体密度和气体电离率.不管平衡非平衡，若磁铁静止，其磁场特性决定一般靶材利用率小于30%。

为增大靶材利用率，可采用旋转磁场。

但旋转磁场需要旋转机构，同时溅射速率要减小。

• 阴极暗区宽度一般为1-2cm，镀膜设备中 阴极与基片距离大多5-10cm，可知两极 间只存在阴极暗区和负辉区，尽量减小 极间距离（靶-基距），获得尽量高的镀 膜速率。
• 阴极暗区边缘的电位几乎接近阳极电位， 相当于在辉光放电时，等离子体将阳极 推到阴极暗区边缘，此时真正的阳极在 哪里并不重要。
• 1936年和1940年Penning相继发明圆柱和 圆筒磁控溅射阴极。-- Penning放电、 Penning规、Penning离子源相继出现
• 1963年美国贝尔实验室采用10米的连续 溅射镀膜装置镀制集成电路的鉭膜，首 次实现溅射镀膜产业化。
• 1970年圆柱磁控溅射阴极获得工业应用
2、发展概况（3）
• 溅射镀膜中放电气体压力通常选P=1x10-2 至5x10-4Torr，工作点选在左半支曲线， 对于相邻的相互绝缘的两个导体，要求 有足够高的耐击穿电压U，相互之间距离 不宜太大，d=1.5--3.0mm
2、放电的伏安特性曲线--不提倡“一 拖二
辉光放电中靶电压与靶电流关系曲线称 靶的伏安特性曲线.
• 用大功率启动新靶，材料表面出气，局 部真空变坏
• 直流溅射情况，靶面有不良导体形成 • 靶设计、安装不当，及在运用过程中受
力、受热引起的机械变形，造成的局部 击穿
3、辉光放电区电位分布---靶-基距
（1）阿斯顿暗区 （2）阴极暗区，克罗克斯暗区（3） 负辉区
（4）法拉第暗区 （5）正辉柱 （6）阳极暗区 （7） 阳极辉柱
• 在靶电源为恒功率模式下，随反应气体 （如氧）流量变化（增加或减小），靶 电压变化呈非线性，类似磁滞回曲线
4、硅靶通氧反应溅射制备二氧化硅：靶电 压随氧气流量变化曲线有滞回现象（反应 溅射的固有特性）

脉冲磁控溅射沉积微晶硅薄膜工艺研究＊梁凤敏，周灵平，彭　坤，朱家俊，李德意（湖南大学材料科学与工程学院，长沙４１００８２）摘要 采用脉冲磁控溅射法制备氢化微晶硅薄膜，利用Ｘ射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜和四探针测试仪对薄膜结构和电学性能进行表征和测试，研究了衬底温度、氢气稀释浓度和溅射功率对硅薄膜结构和性能的影响。

结果表明：在一定范围内，通过控制合适的衬底温度、增大氢气稀释浓度及提高溅射功率，可以制备高质量的微晶硅薄膜。

在衬底温度为４００℃、氢气稀释浓度为９０％及溅射功率为１８０Ｗ的条件下制备的微晶硅薄膜，其晶化率为７２．２％，沉积速率为０．４８ｎｍ／ｓ。

关键词 脉冲磁控溅射　微晶硅薄膜　结晶性能　沉积速率中图分类号：ＴＫ５１４；ＴＢ３２１ 文献标识码：ＡＳｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｕｌｓｅｄ　Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ　Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ＭｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎ　Ｔｈｉｎ　ＦｉｌｍｓＬＩＡＮＧ　Ｆｅｎｇｍｉｎ，ＺＨＯＵ　Ｌｉｎｇｐｉｎｇ，ＰＥＮＧ　Ｋｕｎ，ＺＨＵ　Ｊｉａｊｕｎ，ＬＩ　Ｄｅｙｉ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８２）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ　ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ（μｃ－Ｓｉ∶Ｈ）ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｐｕｌｓｅｄ　ｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ．ＸＲＤ，Ｒａｍａｎ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ，ＳＥＭ　ａｎｄ　ｆｏｕｒ－ｐｏｉｎｔ　ｐｒｏｂｅ　ｗｅｒｅ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ｔｏ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｅｌｅｃ－ｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｍｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　ｐｏｗｅｒｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｗｉｔｈｉｎ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅ，ｈｉｇｈ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ　ｂｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ．Ｂｙ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ４００℃，ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　９０％ａｎｄ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　１８０Ｗ，ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｗｉｔｈ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｖｏｌｕｍｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｕｐ　ｔｏ　７２．２％ｃａｎ　ｂｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｉｓ　０．４８ｎｍ／ｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ ｐｕｌｓｅｄ　ｍａｇｎｅｔｒｏｎ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ，ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ，ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　＊湖南科技计划项目（２０１１ＧＫ４０５０）　梁凤敏：女，１９８７年生，硕士生，主要从事微晶硅薄膜材料方面的研究　Ｅ－ｍａｉｌ：８７０２０８ｌｆｍａｂ＠１６３．ｃｏｍ　周灵平：通讯作者，男，１９６４年生，教授，主要从事薄膜制备及电子封装材料方面的研究　Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｐｚｈｏｕ＠ｈｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 硅薄膜作为薄膜太阳能电池的核心材料越来越引起人们的重视，非晶硅薄膜太阳能电池由于存在转换效率低和由Ｓ－Ｗ效应引起的效率衰退等问题［１］，其推广应用受到了限制。

高真空磁控溅射仪技术参数1用途该系统适用于实验室制备金属单质、氧化物、介电质、半导体膜、电极材料等。

2 工作条件2．１环境温度: 0 —４０℃；２.２相对湿度: 2０-5０％;2．3适用电源规格：3８0Ｖ（ＡC),50。

3 技术参数3．1真空腔室采用前开门，选用优质不锈钢，牌号不低于3０4★３.2 前级机械泵：抽速不小于8．3L/ｓ★３。

3 复合分子泵:抽速不小于1300L/ｓ；包含可控蝶阀★３．4 溅射室极限真空度≤8x１０—6Pa（经烘烤除气后）３．5系统真空检漏漏率≤５x10—7Pa.l／S★３。

6系统停泵关机12小时后真空度≤6Ｐa3.7 反磁控皮拉尼真空计★测试范围： 10—9ｍbａｒ至1000mbａr精度：不超过±3０%可重复性：不超过±5%反应时间：P１0-6mｂar:小于10毫秒3.８电容膜片真空计测试范围:10—2Pa至10２Pa精度:0。

2%分辨率:０。

003％压强最大：260ＫPa反应时间：不超过３０毫秒温度效应:在满量程：0.01％读值/℃3．9配备三靶溅射系统,含一个强磁靶。

靶大小为60mm或3英寸,XX靶可/顺次／共同工作,电源和靶可自动切换,XX靶含旋转气动控制挡板组件3.１0 全自动匹配直流电源2台★功率输出：单输出 0～500W,最大可输出到500W输出电流: 0～１A模式:功率调节、电流调节或电压调节显示精度:小于实际输出值的0。

2％，或小于最大输出值的2％多级弧抑制及灭弧３。

11 ★全自动匹配射频溅射电源1套(包括600w射频电源、1000VA匹配器、射频电缆、数据电缆）频率：１3.５６０Ｍ，误差不超过± 0。

００5 %最大输出功率（W）： 600W，５0Oｈｍ负载最小输出功率(W）: 6Ｗ， 50Ｏhm负载反射功率极限(W）: 小于200W射频输出接头：N－ｔype（fem.）最低启辉气压:1０—5Ｐa射频匹配器最大工作功率：1０0０W射频匹配器阻抗调节范围：－j220到j5０3。

目录前言 (1)第一章ITO薄膜概述 (2)§1.1ITO薄膜的结构 (2)§1.2ITO薄膜的特性 (2)§1.3ITO薄膜的基本原理 (3)1.3.1 ITO膜的导电机理 (3)1.3.2 ITO膜的半导体化机理 (3)1.3.3 影响ITO薄膜导电性能的几个因素 (4)第二章ITO膜的制备方法 (5)§2.1ITO薄膜制备方法简介 (5)§2.2直流磁控溅射法制备ITO膜的基本原理 (6)2.2.1 磁控溅射基本原理 (6)2.2.2 气体辉光放电的物理基础 (7)2.2.3 辉光放电与等离子体 (8)第三章实验部分 (11)§3.1玻璃基片与超声清洗 (11)§3.2ITO膜制备参数的选择 (12)§3.3镀膜的工艺流程 (14)第四章检测与结果分析 (16)§4.1ITO薄膜在可见光范围内的透过率测试 (16)§4.2ITO薄膜方块电阻的测定 (18)§4.3工艺参数对透过率和方阻的影响 (19)4.3.1 靶基距的选定 (19)4.3.2 溅射时间的选定 (20)4.3.3 溅射气压的选定 (21)4.3.4 退火工艺对方阻和透过率的影响 (21)4.3.5 基片温度对方阻和透过率的影响 (23)§4.4霍耳效应 (24)§4.5X射线衍射 (26)第五章结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)磁控溅射法制备ITO膜的研究 1 磁控溅射法制备ITO膜的研究前言19世纪末,透明导电薄膜材料的研究刚刚起步,当时是在光电导的材料上获得很薄的金属薄膜。

经历一段很长时间后的第二次世界大战期间，关于透明导电材料的研究才进入一个新的时期，于是开发了由宽禁带的n型简并半导体SnO2材料,主要应用于飞机的除冰窗户玻璃。

在1950年，第二种透明半导体氧化物In2O3首次被制成，特别是在In2O3里掺入锡以后，使这种材料（掺锡氧化铟，即Indium Tin Oxide，简称ITO）在透明导电薄膜方面得到了普遍的应用，锡掺杂的氧化铟（ITO）透明导电膜是一种重要的光电信息材料，优良的光电特性使其在太阳电池、液晶显示器、热反射镜等领域得到广泛的应用。

薄膜,发现工艺参数中负偏压、工作气压和靶材电压会
[]
对薄膜致 密 度 有 显 著 影 响。 H.
Kaka
t
i等 人 8 应 用 射
DOI:
10.
3969/
.
s
sn.
1001
9731.
2020.
02.
035
ji
基于此,采 用 直 流 磁 控 溅 射 镀 膜 技 术 在 不 同 溅 射
功率下(
60,
90,
液相沉积法 等 [3,4]。不 同 的 制 备 方 法 沉 积 的 薄 膜 在 致
密程度、膜基结 合 力 和 耐 腐 蚀 性 能 方 面 有 着 很 大 的 差
异,可制备出表面光滑、膜层致密和耐腐蚀性能优异的
Al2O3 薄膜一直 是 研 究 重 点,而 磁 控 溅 射 法 由 于 溅 射
速率高和 基 材 升 温 低 的 特 点 成 为 高 效 高 质 量 Al2O3
薄膜的常用制备方法。
[ ,]
O.
Zywi
t
zk
i5 6 利 用 脉 冲 反 应 双 极 磁 控 溅 射 在 不
锈钢基体制备 Al2O3 薄 膜,发 现 基 底 温 度 升 高 所 沉 积
的 Al2O3 薄 膜 晶 态 成 分 随 之 不 断 增 加。 K.
Ko
sk
i等
人 [7]采用直流磁控溅射技术在不同基底上 制 备 Al2O3
(
60,
90,
120,
150 和180 W)沉积 Al2O3 薄膜。采用 X 射线衍射仪(
XRD)和扫描电子显微镜(
SEM)对薄膜晶体结
构和表面形貌进行分析表征,使用 电 化 学 工 作 站 考 察 Al2O3 薄 膜 的 耐 蚀 性 能。 结 果 表 明:所 制 备 的 Al2O3 薄 膜

[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。

高真空磁控溅射镀膜机温度控制系统的研究
高真空磁控溅射镀膜机的温度控制在镀膜过程中起着十分重要的作用,温度控制的好坏直接影响到成膜质量。

本文研究了专家PID算法的原理和实现方法,并将其应用到温度控制系统中;就常规PID算法和专家PID算法在温度控制上的应用开展了仿真比较;设计和实现了基于专家PID算法的高真空磁控溅射镀膜机温度控制系统,该系统主要由专家PID智能温控仪、晶闸管反并联模块、晶闸管控制电路、热电偶等组成;讨论了温度控制系统及其各单元的结构、工作原理和特性;温度控制试验结果表明,自行设计的温度控制系统的温升曲线能很好地与专家PID算法仿真曲线相吻合,完全满足镀膜机温度控制的要求,可以投入使用。

为满足不同应用需要,文中还设计了由智能温控仪直接触发交流固态继电器以调压进而改变加热功率的温控系统,简要说明了其工作原理。

第32卷　第2期2009年4月电子器件Chinese J ournal Of Elect ron DevicesVol.32　No.2Ap r.2009Microstru ctu re and Optoelectrical P erform ance of IT O Film by DC M agnetron SputteringGU I T ai 2long3,W A N G Gang ,Z H A N G X i u 2f ang ,L I A N G Dong(A p plied S cience College ,H arbin Univ.S ci.Tech.,Harbin 150080,China )Abstract :By direct current magnet ron met hod using indium oxide target (ITO ,In 2O 3:SnO 2=90:10,wt %),highly t ransparent and co nductive ITO could be successf ully on glass subst rate at 100℃.The crys 2tal st ruct ure and surface shape of t he film are analyzed by XRD ,SEM and A FM.The light t ransmittance and resistance are measured by W GD 23and ZS 282.St udy splash power to t he t hin film deeply t he influence of t he light rate.The result manifest t hat t he resistance declines along wit h t he increment of t he splash power.The light t ransmittance is obviously improved after annealing.To t he p urple light dist rict of t he 360nm -380nm ,t he light t ransmittance attains lowest.To t he red light dist rict of t he 760nm -800nm ,t he light t ransmittance attains highest.K ey w ords :indium tin oxide (ITO );t hin film ;DC magnet ron sp uttering ;t ransmissivity ;microst ruct ure ;op 2toelect rical performance EEACC :4250;0520磁控溅射法制备ITO 薄膜的结构及光电性能桂太龙3,汪　钢,张秀芳,梁　栋(哈尔滨理工大学应用科学学院,哈尔滨150080)收稿日期:2008211217基金项目:黑龙江省自然科技基金资助(E200809);黑龙江省教育厅科技项目资助(11511091)作者简介:桂太龙(19522),男,教授,从事光电功能材料与器件的研究,guitl1952@ ;汪　钢(19832),男,哈尔滨理工大学微电子专业硕士摘　要:本文采用直流磁控溅射法在基板温度100℃、100%Ar 气氛中制备了光电性能优良的铟锡氧化物(In 2O 3:SnO 2=90:10,质量百分比)薄膜。

“唯一真正”的高能效混合工艺———苏尔寿HI3PVD技术开创新一代高性能涂层High Productivity by Sulzers HI3PVD Technology，The“only true”Energy Efficient Hybrid Process Technique to Synthesise Next Generation High Performance CoatingsG．Erkens1，J．Vetter1，J．Müller1，黄烈21Sulzer Metaplas GmbH［德］；2苏尔寿美科表面技术（上海）有限公司1引言为了应对现在及将来的各种切削加工挑战，技术与工艺专家们采用各种沉积和表面处理技术，为刀具提供独特和量身定制的涂层解决方案。

本文介绍一种能为刀具量身定制涂层方案的全新方法———PVD混合涂层工艺技术。

所谓PVD混合涂层工艺技术，就是将多种不同涂层工艺的膜层形成过程整合在一台单一的涂层设备中实现。

苏尔寿独特的高离化溅射技术———HIPAC技术（高离化等离子体辅助涂层技术），是AEGD蚀刻和预离化以及HiPIMS （高能脉冲磁控溅射）技术的先进组合技术。

再将HIPAC与APA－Arc（先进的等离子辅助电弧）技术组合在一起，形成苏尔寿独特的HI3（三重高离化）混合涂层技术，该技术将引领当今和未来高性能精密工具的涂层发展潮流。

2苏尔寿创新的电弧技术引领未来真空电弧蒸发以及高性能溅射这些PVD沉积方法，是苏尔寿美科主要用于沉积现代功能性和耐磨性涂层的主要方法。

电弧技术已经并将继续担当最适合沉积高性能膜层的角色。

因为电弧蒸发技术提供了最高的效率和生产力。

特别是在对能源效率不断追求的今天，电弧蒸发技术更是成为PVD沉积技术的首选。

我们来看一个测试：在两维旋转的情况下，要获得2μm/h涂层沉积速度，采用6个磁控管的DC/ HiPIMS组合溅射工艺，需要的总平均功率为72kW。

磁控溅射源结构摘要：一、磁控溅射源的概述二、磁控溅射源的主要结构三、磁控溅射源的工作原理四、磁控溅射的应用领域五、磁控溅射技术的未来发展正文：磁控溅射源是一种先进的材料沉积技术，广泛应用于薄膜制备、表面处理等领域。

磁控溅射源具有很多优点，如沉积速率高、薄膜质量好、可控性强等。

下面我们将详细介绍磁控溅射源的结构、工作原理以及应用领域。

一、磁控溅射源的概述磁控溅射源是一种利用磁场控制高速粒子溅射的设备。

它通过在高真空环境中，利用磁场对氩气等金属靶材粒子进行加速，并控制粒子沉积的方向和速率，实现对基材表面的沉积。

二、磁控溅射源的主要结构磁控溅射源主要由以下几部分组成：1.真空腔体：用于容纳氩气和其他靶材气体，形成高真空环境。

2.靶材：用于产生粒子溅射，通常为金属或合金。

3.磁控线圈：用于产生磁场，控制粒子的运动轨迹。

4.电源：为磁控线圈和靶材提供高压直流电源。

5.控制系统：用于调节磁控溅射过程中的各项参数，如真空度、功率、磁场强度等。

6.基材架：用于放置待沉积的基材。

三、磁控溅射源的工作原理磁控溅射源的工作原理如下：1.首先将氩气充入真空腔体，形成高真空环境。

2.开启电源，给磁控线圈和靶材提供高压直流电源。

3.氩气在高压电源的作用下，被电离成氩离子。

4.氩离子在磁场作用下，沿着磁力线加速并向基材表面沉积。

5.通过控制磁场强度、功率等参数，实现对薄膜沉积的方向和速率的精确控制。

四、磁控溅射的应用领域磁控溅射技术具有广泛的应用领域，如：1.电子信息产业：用于制备半导体薄膜、绝缘薄膜等。

2.光学领域：用于制备光学薄膜、抗反射膜等。

3.太阳能电池：用于制备太阳能电池薄膜材料。

4.建筑行业：用于制备防辐射涂料、装饰材料等。

5.生物医学：用于制备生物传感器、医疗器械等。

五、磁控溅射技术的未来发展随着科技的不断发展，磁控溅射技术在材料制备、表面处理等领域的重要性日益凸显。

未来的发展趋势包括：1.高真空度：进一步提高真空度，以获得更高质量的薄膜。

磁控溅射功率对掺al氧化锌薄膜特性的影响1 固体磁控溅射技术及其用于al氧化锌薄膜的应用固体磁控溅射技术（Solid Magnetron Sputter，简称SMS）是现代电子学传感器技术中一种常用的工艺加工方法。

它将金属粒子溅射到带有铁磁性物质的被涂层表面，是一种压电泵浦技术，可以生产出原子气体和原子簇。

磁控溅射功率是模板基板的形成和模拟的关键参数。

改变SMS的磁控溅射功率可以反映出al氧化锌（Al 2 O 3）薄膜的结构和性能。

2 al氧化锌薄膜的磁控溅射功率al氧化锌（Al 2 O 3）是一种常见的热可塑性绝缘材料，具有很高的抗磨损性、耐热性和耐腐蚀性。

al氧化锌薄膜是由磁控溅射技术生产出来的，根据实验发现，al氧化锌薄膜的结构性和耐磨性极大地受到溅射功率的影响。

SMS溅射功率经过不同参数的调整后，al氧化锌薄膜的结构和性能的变化就会得到体现。

一般情况下，随着功率的增大，al氧化锌薄膜的直径和厚度就会减小，晶粒尺寸也会降低，表面的微孔的大小和残存的气孔的大小也随之增大，薄膜的耐磨性和抗腐蚀性越大。

3 研究结果研究发现，从低溅射功率到中等溅射功率时，al氧化锌薄膜表面质量逐渐提高，薄膜粗糙度降低，且薄膜厚度和尺寸也会有小幅度增大。

当溅射功率增大到较高水平时，al氧化锌薄膜表面粗糙度反而增加，薄膜厚度和尺寸也会减小，薄膜的表面缺陷明显增多，微孔和残存气孔尺寸增大，导致薄膜的耐磨性和抗腐蚀性大打折扣。

4 结论从以上研究结果可以得出结论：al氧化锌薄膜的结构和性能受SMS磁控溅射功率影响极大。

当溅射功率在中等水平时，al氧化锌薄膜的粗糙度最低，表面最光滑，薄膜的耐磨性和抗腐蚀性都最好。

另外，当SMS磁控溅射功率过高时，al氧化锌薄膜的表面缺陷会大量增加，该薄膜的耐磨性和抗腐蚀性还会下降，所以建议制造过程中的磁控溅射功率一定要适当控制，以保证薄膜的质量。