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溅射薄膜涂层的性能-登王水性涂料与您分享
来源:登王水性涂料生技总工程師 | 发布日期:2022-10-13
       薄膜的电学、光学和其它特性往往与散装材料的性能不同。沉积过程中衬底上存在的条件对这些性质有很大的影响。当溅射原子凝聚在衬底上时,它将动能转化为表面晶格。得到的松散结合原子在表面具有流动性,并在表面上迁移,与其他吸附原子相互作用,直到找到一个长久的低能量点,或者被解吸。随着薄膜厚度的增加,晶格中的原子通过体积扩散移动到更稳定的位置。

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 濺射薄膜效果图

           对于许多金属,表面和体积原子的迁移率与衬底温度(T)和金属熔点(T M)有关。在低T/T m值时,表面和体扩散只起很小的作用,因为原子没有足够的能量从初始位置移动。在这些条件下沉积的薄膜,内部晶体结构不清楚,有许多缺陷;由于阴影效应,空洞也存在。趋向于产生较低的T / T M是熔点较高的靶材料的条件(例如,难熔金属),散热基板,较高的工作压力(即“热化”或减少溅射原子的能量),和反应气体吸附在表面。较高的T/T m值导致生长膜表面扩散和体积扩散,生成致密的柱状晶粒,缺陷较少,边界清晰。


           除了衬底加热外,在沉积过程中通过离子或电子轰击衬底可以有效地提高T。在二极管系统中,衬底通常在等离子体中,由于高能电子碰撞而导致薄膜发热。偏置电压也可以施加到衬底上,以加速进入的离子,增加转移到表面的动能。当沉积合金或化合物时,较高的T值可能会降低一个组分的粘附系数,从而使整个膜组合物充电。需要注意的一点是溅射原子的动能通常是蒸发物种的10倍。这个因素在确定溅射和蒸发薄膜之间的差异方面起着重要的作用。


            大多数溅射薄膜处于压缩或拉伸应力状态。应力是由于衬底和薄膜之间的膨胀热系数不匹配,以及由于晶格缺陷造成的薄膜内部应力。在高T M材料中,沉积在低T/T m时,内应力通常占主导地位,并可能达到薄膜屈服强度,导致断裂。工作气压对内部应力的大小和类型都有影响。热应力在高T/T M涂层中占主导地位。

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