真空鍍膜的黏附性比較差,容易脫落電鍍的種類(lèi)很多, 水電鍍的膜厚比真空濺鍍的厚,水電鍍膜厚一般為15~20UM,真空電鍍 的膜厚一般為0.5~2UM.水電鍍的化學(xué)液不同會(huì )有不同的色彩。 真空電鍍的靶材不同鍍膜顏色不同,真空電鍍的功率,真空等級不同會(huì )有顏色的變化。濺鍍 濺鍍是利用氬離子轟擊靶材,擊出靶材原子變成氣相并析鍍于基材上。濺鍍具有廣泛應用的特性,幾乎任何材料均可析鍍上。
1) 濺鍍的優(yōu)點(diǎn)與限制 i) 優(yōu)點(diǎn) a) 無(wú)污染 b) 多用途 c) 附著(zhù)性好 ii) 限制 a) 靶材的制造受限制 b) 靶材的受損,如陶瓷靶材,限制了使用能量的范圍 c) 析鍍速率低
2) 濺鍍系統 i) 分類(lèi) a) 平面兩極式:靶材為負極,基材為正極 b) 三極式:由陽(yáng)極,陰極,外加電子源等三種電極所組成的系統。外加電子源產(chǎn)生電場(chǎng)加速正極離子化的氣體分子。三極式系統不能使用于反應性濺鍍,因為電子會(huì )影響反應氣體與污染燈絲。 c) 磁控濺鍍:利用磁場(chǎng)作用提高濺鍍速率 d) 反應濺鍍:將反應性氣體導入真空腔中,并與金屬原子產(chǎn)生化合物以鍍著(zhù)。 ii) 電流的分類(lèi) a) 直流電濺鍍-應用于導電基材與鍍層 b) 交流(或射頻)電濺鍍-應用于導電或非導電基材與鍍層
3) 濺鍍系統組合 i) 靶材 在濺鍍時(shí),經(jīng)電漿中的正離子轟擊,而析鍍于基材的鍍層材料;靶材通常是陰極。 ii) 濺鍍的通量 濺鍍時(shí)的通量即為濺鍍原子的流量。流量原子的組成與經(jīng)冷卻,且未產(chǎn)生內擴散的靶材相同。同一靶材的所有材料之濺鍍速率大致相同。(然而,蒸鍍的蒸鍍速率并不同)。 iii) 接地屏蔽 將離子局限于僅轟擊與濺鍍靶材;避免靶材夾治具被濺擊。屏蔽與靶材之間的距離必須小于暗帶(dark space)的厚度,因此,在高頻(13.5MHz)或高壓使用時(shí),此距離較近。 iv) 擋板 設置在兩個(gè)電極之間的活動(dòng)板。通常濺擊清潔靶材(靶材可能會(huì )在裝載或操作時(shí)受到大氣的污染)時(shí)移置于靶材與基材之間。 v) 靶材的冷卻 當外加能量輸入系統,會(huì )使靶材的溫度提高,并損壞靶材與夾治具的結合,因此必須冷卻。一般靶材都是用水冷卻之。 vi) 基材溫度的控制 利用電阻與光源等加熱。一般而言,基材的表面溫度會(huì )因輝光放電,而高于塊材。
4) 絕緣體的濺鍍 絕緣薄膜可利用射頻濺鍍或反應濺鍍。若采用直流電濺鍍,將迅速造成表面電荷堆積而無(wú)法濺鍍。 i) 射頻電濺鍍(RF Sputtering) 使用頻率為13.56 MHz的射頻電源,使靶材與鍍層表面能被離子與電子交替的轟擊,以避免電荷的堆積。 ii) 射頻濺鍍的優(yōu)點(diǎn) a) 電子轟擊離子化的效率增高,且操作壓力比較低(<1mtorr) b) 減少電弧(電弧的產(chǎn)生是由于粉塵或加熱蒸發(fā)的氣體) iii) 反應濺鍍(Reactive spuutering) 將反應性氣體加入氬氣中,如Ar + H2S,而與濺鍍原子,如鎘形成硫化鎘。(例如,在氬氣加氮氣的環(huán)境下濺鍍鈦,會(huì )形成氮化鈦)。其可為直流電或射頻反應濺鍍。
5) 磁控濺鍍(Magnetron Sputtering) "Magnetron"意指"磁化的電子"(Magnetical Electron) i) 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 磁控濺鍍雖會(huì )增加濺鍍速率,相對地,亦會(huì )加速靶材的損耗。由于基材與電漿間的距離較大,使基材較遠離電漿可在低的工作溫度進(jìn)行濺鍍。 ii) 操作方法 由垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的結合組成。由于電磁的交互作用,促進(jìn)電子集中于靶材附近,以提升離子化效應如下圖所示。 a) 磁場(chǎng)會(huì )使負極表面形成電子的聚集處,離子會(huì )因受限的電子源的靜電效應而聚集。 b) 電子能有效聚集于靶材的表面,使離子化效率提高并提高濺鍍速率。