濺射鍍膜機理

2014-04-19 張以忱 真空技術網整理

  目前認為濺射現象是彈性碰撞的直接結果,濺射完全是動能的交換過程。當正離子轟擊陰極靶,入射離子最初撞擊靶表面上的原子時,產生彈性碰撞,它直接將其動能傳遞給靶表面上的某個原子或分子,該表面原子獲得動能再向靶內部原子傳遞,經過一系列的級聯碰撞過程,當其中某一個原子或分子獲得指向靶表面外的動量,并且具有了克服表面勢壘(結合能)的能量,它就可以脫離附近其它原子或分子的束縛,逸出靶面而成為濺射原子。

固體濺射過程級聯碰撞示意圖

圖 固體濺射過程級聯碰撞示意圖

  由此可見,濺射過程即為入射離子通過一系列碰撞進行能量交換的過程,入射離子轉移到逸出的濺射原子上的能量大約只有原來能量的1%,大部分能量則通過級聯碰撞而消耗在靶的表面層中,并轉化為晶格的振動。濺射原子大多數來自靶表面零點幾納米的淺表層,可以認為靶材濺射時原子是從表面開始剝離的。如果轟擊離子的能量不足,則只能使靶材表面的原子發生振動而不產生濺射。如果轟擊離子能量很高時,濺射的原子數與轟擊離子數之比值將減小,這是因為轟擊離子能量過高而發生離子注入現象的緣故。