离子溅射仪-溅射工作原理解析

离子溅射工作原理：

直流冷阴极二极管式，靶材处于常温，加负高压1-3kv，阳极接地。当接通高压，阴极发射电子，电子能量增加到1-3kev，轰击低真空中（3-10pA)的气体，使其电离，激发出的电子在电场中被加速，继续轰击气体，产生联级电离，形成等离子体。离子以1-3kev的能量轰击阴极靶，当其能量高于靶材原子的结合能时，靶材原子或者原子簇，脱离靶材，又经过与等离子体中的残余气体碰撞，因此方向 各异，当落在样品表面时，可以在粗糙的样品表面形成厚度均一的金属薄膜，而且与样品的结合强度高。如果工作室中的气体持续流动，保持恒定压力，这时的离子流保持恒定。 高压的功率决定了最大离子流，一般有最大离子流限制，用于保护高压电源。

溅射镀膜厚度经验公式：
D=KIVt
D--镀膜厚度 单位 埃   0.1nm
K--为常数，与靶材、充入气体和工作距离有关， 当工作距离（靶材与样品的距离）为50mm，黄金靶，
         气体为氩气时，K=0.17;
         气体为空气时，K=0.07
I--离子流 单位mA
V--阴极（靶）高压 单位 KV
t--溅射时间   单位秒。

1. 一般工作距离可调，距离越近，溅射速度越快，但热损伤会增加。

2. 离子流的大小通过控制真空压力实现，真空度越低，I越大，溅射速度越快，原子结晶晶粒越粗，电子轰击样品（阳极）产生的热量越高；真空度越高,I 越小，溅射速度越慢，原子结晶晶粒越细小，电子轰击样品产生的热量小。

3. 加速电压为固定,也有可调的，加速电压越高，对样品热损伤越大。一般使用金属靶材的正比区域。

4. 有些热敏样品，需要对样品区进行冷却，水冷或者帕尔贴冷却；也可以采用磁控装置，像电磁透镜一样把电子偏离样品。经过这样的改造，当然会增加很高的成本。可以在石蜡表面溅射一层金属，而没有任何损伤！

5. 真空中的杂质越多，镀膜质量越差。一般黄金比较稳定，可以采用空气作为等离子气源，而其他很多靶材则需要惰性气体为好。

6. 气体原子序数越高，动量越大，溅射越快，但晶粒会较粗，连续成膜的膜层较厚。

7. 保持真空室的洁净对高质量的镀膜有很大好处。

8. 不要让机械真空泵长期保持极限真空，否则容易反油。