磁控溅射镀膜系统怎样提高沉积速率

爱美de你 2017-01-07 09:01:11 314 浏览

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121莪很乖 2017-01-08 00:00:00

控溅射原理电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，Z终沉积在基片上。磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。电子的归宿不仅仅是基片，真空室内壁及靶源阳极也是电子归宿。但一般基片与真空室及阳极在同一电势。磁场与电场的交互作用使单个电子轨迹呈三维螺旋状，而不是仅仅在靶面圆周运动。至于靶面圆周型的溅射轮廓，那是靶源磁场磁力线呈圆周形状。磁力线分布方向不同会对成膜有很大关系。在机理下工作的不光磁控溅射，多弧镀靶源，离子源，等离子源等都在此原理下工作。所不同的是电场方向，电压电流大小而已。

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磁控溅射镀膜系统怎样提高沉积速率:

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电弧等离子体沉积系统

■ 双电弧等离子体源共沉积制备新型GX铂镍催化剂

N. Todoroki[1]等人以高活性氧还原反应（oxygen reduction reaction，ORR）为目标，设计了一种新型基于铂-镍合金纳米颗粒堆叠薄膜（nanoparticle-stacking thin film，NPSTF）结构的电催化剂。合成所得铂-镍NPSTF的质量活性比商用碳负载的铂催化剂要高十倍。铂-镍NPSTF显著的ORR活性增强被归因于：

1）由底层镍原子诱导的表面铂富集层的电子性质修饰；

2）由铂-镍纳米颗粒堆叠而实现的活性表面区域的增加。

本实验利用日本Advance Riko公司的APD电弧等离子体沉积系统完成。

(a)由APD共沉积获得的Pt2Ni8薄膜截面的HAADF-STEM图像；(b)脱合金后得到的Pt2Ni8薄膜截面图像；(c)脱合金后获得的Pt2Ni8纳米结构示意图

参考文献：

[1]N. Todoroki, et al., Pt−Ni Nanoparticle-Stacking Thin Film: Highly Active Electrocatalysts for Oxygen Reduction Reaction. ACS Catal., 2015, 5, 2209-2212.

详情请点击：双电弧等离子体源共沉积制备新型GX铂镍催化剂

■ 电弧等离子体源与分子束外延技术的集成

在先进电子与光电子器件领域， C族-Ⅳ族半导体材料是颇受关注的一种重要材料。特别地，碳含量在4%~11%的Ge1-xCx外延层被认为具有直接带隙结构、且能够补偿由硅衬底晶格失配引起的固有应变。然而，目前尚未获知稳定的GeC相晶体材料，而且体材Ge中极低的C原子溶解度（平衡态下为108 atoms/cm3）也阻碍了获取结晶良好且含碳量高的GeC外延层。目前已有部分利用MBE或CVD生长GeC外延层的报道，相关研究人员目前的研究ZD之一是提升外延层Ge1-xCx中替位C含量x的数值。近期，有研究人员利用超高真空考夫曼型宽离子束源，在200 ℃~500 ℃的生长温度下，在Ge（001）衬底上获得了x≤2%的Ge1-xCx外延层。

在M. Okinaka等人[1]的工作中，为了进一步增强非平衡生长，首次采用了电弧等离子体枪作为新型C源，在Si（001）衬底上利用MBE制备了GeC外延层。结果表明，对于在硅表面利用MBE生长GeC外延层来说，电弧等离子体枪的使用以及非平衡生长的增强，对于外延层中C的掺入以及YZ外延层中C团簇的形成具有重要作用。

以电弧等离子体作为碳源在Si（001）衬底表面生长的碳膜的AFM图像，薄膜表面非常平整，粗糙度为纳米级

参考文献：
[1] M. Okinaka, et al., MBE growth mode and C incorporation of GeC epilayers on Si(001) substrates using an arc plasma gun as a novel C source. J. Cryst. Growth, 2003, 249, 78-86.

[2] G. Yu, et al., Ion velocities in vacuum arc plasmas. J. Appl. Phys., 2000, 88, 5618.

详情请点击：电弧等离子体沉积技术的特殊应用案例——电弧等离子体源与分子束外延技术的集成

更多应用案例，请您致电010-85120280 或写信至 info@qd-china.com获取。

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近日，NANO-MASTER工程师至季华实验室，顺利安装验收NSC-3500型磁控溅射系统！

磁控溅射系统主要用于半导体应用，同时也可以用于各种需要进行微纳工艺溅射镀膜的情形。可用于金属材料（金、银、铜、镍、铬等）的直流溅射、直流共溅射，绝缘材料（如陶瓷等）的射频溅射，以及反应溅射能力。基片可支持硅片，氧化硅片，玻璃片，以及对温度敏感的有机柔性基片等。

设备优势

01镀膜均匀性

对于最关键的镀膜的均匀性方面，对于6”硅片的金属材料镀膜，NANO-MASTER可以达到优于3%的镀膜均匀度，而一些设备只能稳定在5%甚至更高。

02设备制造工艺

在配备相似等级的分子泵及机械泵的情况下，NANO-MASTER具有更快的抽真空速率，比如可以在20-25分钟左右就达到高真空工艺，而一些设备则需要30-40分钟。腔体真空的稳定度影响镀膜的性能。

03工艺的可重复性

NANO-MASTER设备在工艺控制方面，有更高的自动化能力，通过PC控制，减少人工干预造成的工艺偏差。而一些设备要求人工配合，导致不同人采用同样的工艺做出来的效果不同，甚至同一个人在不同时间运行相同的工艺做出来的效果也不同。

04设备紧凑性

一些设备在满足相同性能情况下，由于加工的精密度方面的差距，造成设备比较庞大，占地面积较大，使得实验室宝贵的空间被占用严重。而NANO-MASTER设备相对而言具有更紧凑的设计，占地面积也较小。

05设备稳定性

进口设备的维护率较低，可以保证设备较长时间的稳定运行，而一些设备的故障率高，不利于设备的稳定使用，经常因为故障影响实验的正常进行，影响科研进度。

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祝贺江苏大学磁控溅射系统成功应用六周年

江苏大学的磁控溅射系统成功应用六周年，那诺-马斯特中国有限公司正式表达祝贺。自验收开始，截止目前为止，该磁控溅射系统运行稳定正常。

该系统给用户提供了RF溅射能力和DC直流溅射能力，可以支持金属溅射、导磁材料溅射，以及介质材料溅射和序列溅射，和反应溅射。该系统在客户的微纳工艺的应用方面提供了重要的作用，系统展现出快速溅射能力、高度的均匀性、高重复性和稳定性。

NANO-MASTER那诺-马斯特的磁控溅射系统型号包含NSC-1000型单金属靶材的台式溅射系统，不但可用于电镜制备，也可以用于常规的金属溅射。NSC-3000为可支持最多4个靶的DC溅射或RF溅射的台式系统。NSC-3500为紧凑型独立式磁控溅射系统，可以支持金属材料的DC溅射，介质材料的RF溅射，以及脉冲DC溅射等应用。NSC-4000型为独立式磁控溅射系统，可支持共溅射等能力的扩展。

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