磁控溅射实验姓名：孟超学号：38092105磁控溅射原理磁控溅射是制备固体薄膜的重要技术手段之一，已被广泛地应用于科学研究和工业生产中。磁控溅射的原理是，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，电离出氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的加速作用下轰击靶材，溅射出靶材原子或分子，呈中性的靶原子或分子沉积在基片上形成的薄膜。电子在加速飞向基片的过程中受到靶表面附近磁场洛仑兹的影响，被束缚在靠近靶面区域内做螺旋运动，导致更多的碰撞产生更多的电离，使得该区域内等离子体密度很高。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体密度很高。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。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。磁控溅射的基本原理是利用Ar-02混合气体中等离子体在电场和交谈磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到若何表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频溅射法。实验过程准备基片首先，我们是这学期做这个实验的第一组。实验中使用的基片也是新买的，所以清洗的过程比较简便。先是用蒸馏水简单漂洗，之后放到超声波振荡清洗槽中做进一步清洗。放置基片开真空室前，必须确保真空室处于大气压状态。打开位于机器后方的放气阀，渐渐增加腔内气压，当放气声音消失时不要立刻打开真空室，须等放气彻底再打开以免损坏机器。同时上盖的开启是受程控的，整个过程是在位于溅射仪前面的显示屏上操作的。真空室被打开后，将基片放入。此时须注意靶位的编号，以免发生错误。抽真空一切就绪后关闭上盖，准备开始抽真空。具体的方法是：先打开机械泵抽气，当真空度达到一定低（约0.1Pa时），打开分子泵，继续抽真空。测量的时候两个真空计的示数会略有不同，那是因为两个真空计所处的位置不一样其中在真空度很高的时候要从电阻切换到电离规管。进行溅射镀膜当真空室气压降至10-4Pa量级时，接通氩气，调节气流量手动切换左侧气压计至电阻模式调节气压，使之稳定于1Pa打开直流电源，调节电流和载空比工艺编写，开始溅射镀膜具体实验时使用的参数：溅射气压：0.98PaAr溅射气流：20.2Pa输入电流：0.213A输入电压：157V溅射结束、关闭电源、停止抽真空放气，平衡气压，取出样品由于靶在之后的实验中还要用到，所以没有取出观察样品真空泵的工作原理：水环式真空泵/液环真空泵工作原理水环真空泵是一种粗真空泵，它靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。水环真空泵所能获得的极限真空为2000～4000Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为1～2×105Pa表压力。在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。涡轮分子泵的抽气泵的工作原理涡轮分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵分子泵输送气体应满足二个必要条件：均自由程只有0.06μm，即平均看一个气体分子只要在空间运动0.06μm，就可能与第二个气体分子相碰。而在1.3Pa时，分子间平均自由程可达4.4mm。若平均自由程增加到大于容器壁间的距离时，气体分子与器壁的碰撞机会将大于气体分子之间的碰撞机会。在分子流范围内，气体分子的平均自由程长度远大于分子泵叶片之间的间距。当器壁由不动的定子叶片与运动着的转子叶片组成时，气体分子就会较多地射向转子和定子