Den ultimative guide til DC-magnetronsputtering

DC-sputtering kan anvendes på en række forskellige metaller, legeringer og visse ledende forbindelser og kan producere tyndfilm med forskellige funktioner for at imødekomme de forskellige behov i forskellige industrier for tyndfilmsydelse. Denne teknologi har dog også visse begrænsninger.

Alt du bør vide om DC-sputtering

Inden for materialeoverfladebehandling og filmforberedelse spiller DC-sputtering, som en vigtig fysisk dampaflejringsteknologi (PVD), en nøglerolle. Fra efterspørgslen efter ultrafine ledende film i fremstilling af halvlederchips til jagten på optiske film med høj renhed i optiske enheder og anvendelsen af overfladeforstærkende belægninger til mekaniske dele er DC-sputteringsteknologi blevet en uundværlig teknologi i mange brancher på grund af dens unikke fordele. Denne blog vil omfattende og dybdegående introducere DC-sputtering, herunder dens principper, arbejdsproces, almindeligt anvendte materialer, fordele og ulemper, sammenligning med andre sputteringsteknologier og en bred vifte af anvendelser, med det formål at give dig en omfattende forståelse og praktisk vejledning om DC-sputtering.

Hvad er DC-sputtering?

DC-sputtering er en type fysisk dampaflejring (PVD) teknologi, som refererer til teknologien til sputtering og belægning ved at bombardere målmaterialet med ioner genereret af DC-glødudladning. I et typisk DC-sputteringssystem består det hovedsageligt af et vakuumkammer, et vakuumsystem og en DC-sputteringstrømforsyning. Vakuumkammeret giver et lavtryksmiljø til hele sputteringprocessen, reducerer spredningen af sputterede partikler fra gasmolekyler og sikrer, at de sputterede atomer problemfrit kan nå substratoverfladen. Vakuumsystemet er ansvarligt for at pumpe vakuumkammeret til en højvakuumtilstand, som normalt skal nå 10⁻³ – 10⁻⁵ Pa. DC-sputteringstrømforsyningen påfører en DC-spænding mellem de to elektroder (katode og anode) i vakuumkammeret, og spændingen ligger generelt i området 2 til 3 kV.

Målet installeres på katodeoverfladen, og substratet eller emnet placeres på prøvebordet som anode. Når vakuumkammeret når den forudbestemte vakuumgrad, indføres en inert gas såsom argon, og gastrykket opretholdes på ca. 1.0 Pa. På dette tidspunkt vil påføring af en jævnspænding mellem de to elektroder frembringe et glødeudladningsfænomen. En plasmazone med høj densitet, dvs. den negative glødezone, dannes nær målet (katoden). Argonioner i den negative glødezone bombarderer måloverfladen med høj hastighed under acceleration af jævnspændingen. Da ionerne har høj energi, kan de, når de kolliderer med målatomer, slå målatomer ud af overfladen, hvilket er sputteringseffekten. De sputterede målatomer flyver frit i vakuumet og aflejres til sidst på overfladen af substratet eller emnet og danner gradvist en tynd film.

Hvordan fungerer DC-sputtering?

Det første trin i DC-sputtering er at skabe et plasma i et vakuummiljø. Når en høj DC-spænding påføres mellem de to elektroder i vakuumkammeret, begynder argonmolekylerne, der oprindeligt var i en neutral tilstand, at ionisere. Under påvirkning af det stærke elektriske felt trækkes elektroner ud fra overfladen af katoden (målmaterialet) og accelereres i det elektriske felt. Disse højhastighedselektroner kolliderer med argonmolekyler, hvorved elektronerne i argonmolekylerne slås ud og argonmolekylerne omdannes til positivt ladede argonioner og frie elektroner, hvorved der dannes et plasma. Denne proces kan enkelt repræsenteres ved følgende reaktionsformel: Ar (neutrale argonmolekyler) + e⁻ (elektroner) → Ar⁺ (argonioner) + 2e⁻. Efterhånden som flere elektroner kolliderer med argonmolekyler, fortsætter koncentrationen af ioner og elektroner i plasmaet med at stige og danner et stabilt plasmaområde, hovedsageligt koncentreret i det negative glødeområde nær målet (katoden).

Ionbombardementsmål

Argonionerne, der dannes i det negative glødeområde, er positivt ladede og accelereres af det elektriske jævnstrømsfelt, så de bevæger sig med høj hastighed mod katodens (målets) overflade. Når argonioner rammer måloverfladen, overføres den kinetiske energi, de bærer, til målatomerne. Hvis argonionernes energi er høj nok, kan de overvinde bindingskraften mellem målatomerne og slå målatomerne ud af overfladen. Denne proces kaldes sputtering. De sputterede målatomer har en vis energi og hastighed og udstødes fra måloverfladen i form af atomer eller atomklynger ind i vakuumrummet. Ved sputtering er sputterudbyttet af målatomer (dvs. antallet af atomer, der sputteres fra måloverfladen af hver indfaldende ion) relateret til mange faktorer, herunder ionens energi, indfaldsvinklen, målets atommasse, krystalstrukturen og bindingsenergien. Generelt set, jo højere ionenergien er, desto større er sputterudbyttet; Når ionerne indfalder i en bestemt vinkel, vil forstøvningsudbyttet nå et maksimum ved en bestemt vinkel.

Afsætning

De atomer, der forstøves fra måloverfladen, udfører uregelmæssig termisk bevægelse i et vakuum, og nogle af dem flyver til substratoverfladen. Når disse atomer når substratoverfladen, falder atomernes kinetiske energi hurtigt på grund af den relativt lave substrattemperatur, og de adsorberes af substratoverfladen. Efterhånden som flere og flere målatomer aflejres på substratoverfladen, begynder atomerne at interagere med hinanden og gradvist danne atomklynger. Disse klynger fortsætter med at absorbere de omgivende atomer, øges gradvist i størrelse og forbindes til sidst for at danne en kontinuerlig film. Under filmens vækstproces vil faktorer som atomaflejringshastighed, substrattemperatur og substratoverfladetilstand påvirke filmens kvalitet og struktur. For eksempel kan en højere aflejringshastighed føre til en løs filmstruktur, mens en passende forøgelse af substrattemperaturen kan fremme diffusionen af atomer på substratoverfladen, hvilket gør filmen tættere og mere ensartet.

Fordele ved DC-sputtering

DC-sputterteknologi, som en moden fysisk dampaflejringsmetode, har vist mange betydelige fordele inden for fremstilling af tyndfilm, hvilket gør den meget anvendt i industri og videnskabelig forskning:

Lavpris

DC-sputteringssystemet består hovedsageligt af grundlæggende komponenter såsom vakuumkammer, DC-strømforsyning, vakuumsystem osv. Sammenlignet med andre komplekse tyndfilmsforberedelsesteknologier (såsom molekylærstråleepitaksi, kemisk dampaflejring osv.) er dets udstyrsstruktur enklere, og fremstillings- og vedligeholdelsesomkostningerne er lavere.

Høj aflejringshastighed

Ved DC-sputtering kan en højere filmaflejringshastighed opnås ved at justere parametre som DC-strømforsyningens effekt og arbejdsgastrykket. En højere aflejringshastighed kan forkorte produktionscyklussen og forbedre produktionseffektiviteten og er især velegnet til storskala industriel produktion for at imødekomme behovene ved masseproduktion.

God filmensartethed

Design målformen, substratets og målets relative position på en rimelig måde, og optimer sputterparametrene. DC-sputtering kan producere tynde film med god ensartethed. Ensartetheden af tynde film er afgørende for mange anvendelser, såsom optiske film, der kræver god tykkelsesensartethed for at sikre konsistensen af de optiske egenskaber, og ledende film i elektroniske enheder kræver ensartet tykkelse og elektriske egenskaber for at sikre enhedens stabilitet.

Stærk bindingskraft

Højenergiioner bombarderer målmaterialet, så de forstøvede atomer har en vis energi. Når disse atomer aflejres på substratoverfladen, kan de interagere stærkt med substratoverfladen og danne kemiske bindinger eller diffusionsbindinger, så filmen og substratet har en stærk bindingskraft. Den stærke bindingskraft kan sikre, at filmen ikke let falder af under brug, og forbedre filmens levetid og pålidelighed.

Kompatibel med ledende materialer

DC-sputteringsteknologi kan aflejre en række forskellige metaller, legeringer og visse ledende forbindelser og har en bred vifte af anvendelser. Uanset om det er et metal med højt smeltepunkt (såsom wolfram, molybdæn) eller et metal med lavt smeltepunkt (såsom tin, zink), kan der fremstilles tyndfilm af høj kvalitet ved DC-sputtering for at imødekomme behovene inden for forskellige felter for forskellige materialefilm.

Parametrene er nemme at kontrollere

De vigtigste parametre for DC-sputtering, såsom sputtereffekt, arbejdsgastryk, afstand mellem mål og substrat, substrattemperatur osv., kan styres præcist af det tilsvarende udstyr. Ved at optimere disse parametre kan filmens tykkelse, sammensætning, struktur og ydeevne styres præcist for at fremstille en film, der opfylder specifikke behov.

Ulemper ved DC-sputtering

Selvom DC-sputteringsteknologi har mange fordele, har den også nogle iboende ulemper, der skal overvejes og løses i praktiske anvendelser:

Gælder kun for ledende mål

DC-sputtering er afhængig af målets ledningsevne for at opretholde glødeudladningen. Når man bruger isolerende materialer som mål, vil positive ioner akkumuleres på målets overflade og danne et rumladningslag, hvilket vil øge målets overfladepotentiale og til sidst slukke glødeudladningen, hvilket gør det umuligt at udføre effektiv sputtering. Derfor er DC-sputteringsteknologi kun anvendelig til sputtering af ledende materialer såsom metaller og legeringer, men ikke til isolerende materialer såsom keramik og oxider, hvilket begrænser dens anvendelsesområde.

Målforgiftning er let at forekomme

Når reaktive gasser (såsom ilt, nitrogen osv.) introduceres i sputtering for at fremstille sammensatte film, kan de reaktive gasser reagere kemisk med overfladen af målet og danne et sammensat lag. Disse forbindelser er normalt isolerende eller halvledermaterialer, hvilket vil øge målets overflademodstand, påvirke stabiliteten af glødeudladningen og endda forårsage, at målet bliver "forgiftet". Målforgiftning vil reducere sputterhastigheden, gøre filmens sammensætning vanskelig at kontrollere og alvorligt påvirke filmens kvalitet og ydeevne.

Indre stress i filmen

Ved DC-sputtering aflejres de sputterede atomer på substratoverfladen med en vis mængde energi, efter at højenergipartikler har bombarderet målmaterialet. Disse atomer kan forårsage gitterforvrængning og defekter under aflejringen, hvilket resulterer i indre spændinger inde i filmen. Overdreven indre spænding kan forårsage revner og afskalning af filmen, hvilket reducerer filmens levetid og ydeevnestabilitet.

Smalt gastrykområde

DC-sputtering kræver et specifikt arbejdsgastrykområde (normalt 0.1-10 Pa) for stabilt at udføre glødeudladning. Hvis gastrykket er for lavt, er antallet af ioner utilstrækkeligt, og det er vanskeligt at opretholde et stabilt plasma; hvis gastrykket er for højt, øges sandsynligheden for kollision mellem ioner og gasmolekyler, hvilket vil reducere ionernes energi og påvirke sputtereffekten og filmkvaliteten.

Underlagstemperaturen stiger let

Ved sputtering, når højenergiioner og sputterede atomer bombarderer substratoverfladen, vil de overføre en del af energien til substratet, hvilket får substrattemperaturen til at stige. For nogle temperaturfølsomme substratmaterialer (såsom plast, polymerer osv.) kan for høje temperaturer forårsage deformation, forringelse af ydeevnen eller endda beskadigelse af substratet, hvilket begrænser anvendelsen af DC-sputterteknologi på overfladen af disse materialer.

Komplekse substrater er en udfordring

For substrater med komplekse former (såsom riller, huller, buede overflader osv.) er det vanskeligt at sikre filmens ensartethed i alle dele af substratet med DC-sputterteknologi. På grund af den stærke retningsbestemmelse af de sputterede atomer er filmtykkelsen tynd eller kan ikke aflejres i substratets skyggeområde, hvilket påvirker filmens samlede ydeevne.

DC-sputtering vs. RF-sputtering

RF-sputtering (radiofrekvenssputtering) er en teknologi, der bruger et højfrekvent vekslende elektrisk felt genereret af en RF-strømforsyning til at opnå sputterbelægning. I modsætning til DC-sputtering er strømforsyningens udgangsfrekvens for RF-sputtering normalt et 13.56 MHz RF-signal. I et RF-sputteringssystem kan målmaterialet være et ledende materiale eller et isolerende materiale. Når RF-strømforsyningen påføres målmaterialet, kan elektronerne på grund af virkningen af det højfrekvente vekslende elektriske felt opnå tilstrækkelig energi i det elektriske felt, kontinuerligt kollidere med gasmolekyler for at ionisere dem og danne et stabilt plasma. I den positive halvcyklus af det vekslende elektriske felt vil positive ioner bevæge sig mod målmaterialet (svarende til katoden på dette tidspunkt) og bombardere målmaterialet. I den negative halvcyklus bevæger elektronerne sig mod målmaterialet, neutraliserer akkumuleringen af positive ladninger på overfladen af målmaterialet (især vigtigt for isolering af mål), hvorved akkumulering af ladninger på overfladen af målmaterialet undgås og stabiliteten af sputteringprocessen sikres.

Sammenligningsartikel	DC Sputtering	RF-sputtering (radiofrekvenssputtering)
Definition	En teknologi, der bruger DC-glødudladning til at generere ioner til at bombardere målmaterialet til sputteringbelægning.	En teknologi, der bruger et 13.56 MHz radiofrekvensvekslende elektrisk felt til at generere glødeudladning for at opnå sputteringbelægning.
Pris	Udstyrets struktur er enkel og bruger primært jævnstrømsforsyning med lave produktions- og vedligeholdelsesomkostninger samt lave initiale investerings- og driftsomkostninger.	Det kræver brug af radiofrekvensstrømforsyning og impedanstilpasningsnetværk og andet hjælpeudstyr, fremstillingsprocessen er kompleks, og omkostningerne er høje. De indledende investerings- og vedligeholdelsesomkostninger er højere end ved DC-sputtering.
Princip	Baseret på DC-glødeudladning accelererer det elektriske DC-felt positive ioner, der bombarderer katoden (målmaterialet), og udladningen opretholdes afhængigt af målmaterialets ledningsevne.	Ved hjælp af et radiofrekvens-alternerende elektrisk felt får elektroner energi til at ionisere gas og danne plasma. De alternerende egenskaber kan neutralisere de positive ladninger på overfladen af isolerende målmaterialer og opretholde stabil sputtering.
Deponeringssats	For ledende målmaterialer er aflejringshastigheden normalt højere under samme effekt, ionaccelerationen er direkte, og energioverførselseffektiviteten er høj.	For ledende målmaterialer er aflejringshastigheden generelt lavere end for DC-sputtering, og ionaccelerationseffektiviteten af det radiofrekvente elektriske felt er lav; det er en mulig metode til isolering af målmaterialer, og hastigheden afhænger af målmaterialets egenskaber og radiofrekvenseffekten osv.
Arbejdstryk	Normalt i området 1-10 Pa er højere tryk befordrende for at opretholde stabiliteten af glødeudladningen.	Den kan arbejde i området 0.1-1 Pa. Lavere tryk reducerer spredningen af gasmolekyler på forstøvede atomer og forbedrer densiteten og renheden af den tynde film.
Materialekompatibilitet	Kan kun anvendes på ledende materialer (metaller, legeringer osv.). Isolerende materialer kan ikke opretholde afladning på grund af ophobning af ladning.	Den har bredere kompatibilitet og kan forstøve ledende materialer, isolerende materialer (keramik, oxider osv.) og halvledermaterialer.

Almindelige materialemuligheder for DC-sputtering

Materialer spiller en central rolle i DC-sputtering og er direkte relateret til filmens ydeevne, kvalitet og anvendelsesområder. Forskellige materialer udviser forskellige sputteregenskaber og aflejringsadfærd i DC-sputtering på grund af deres unikke fysiske og kemiske egenskaber. Som et af de mest almindeligt anvendte målmaterialer i DC-sputtering har metalmaterialer god elektrisk ledningsevne, høj sputtereffektivitet og forskellige fysiske egenskaber og anvendes i vid udstrækning inden for elektronik, optik, energi og andre områder.

Aluminium (Al) Sputtering Target

Aluminium er et metalmateriale, der i vid udstrækning anvendes i DC-sputtering. Det har lav densitet, god elektrisk ledningsevne, fremragende varmeledningsevne og relativt lav pris. Dens densitet er omkring 2.7 g/cm³. Inden for optik kan aluminiumfilm bruges som reflektorbelægning. I emballageindustrien bruges aluminiumfilm til emballage til fødevarer og lægemidler.

Kobber (Cu) sputteringmål

Kobber har ekstremt høj elektrisk og termisk ledningsevne, med en elektrisk ledningsevne på omkring 5.96 × 10⁷ S/m og en termisk ledningsevne på 401 W/(m・K). Kobber er et ideelt materiale til fremstilling af ultrastorskala integrerede kredsløbsforbindelser og chipkapsling. Kobberfilm afskærmer også effektivt elektromagnetisk interferens.

Wolfram (W) sputteringsmål

Wolfram har et ekstremt højt smeltepunkt på 3422 ℃, høj hårdhed, høj densitet (19.3 g/cm³) og god højtemperaturstyrke. Wolfram bruges ofte til at fremstille gates og forbindelser i integrerede kredsløb. Wolframlegeringsbelægninger bruges også til at fremstille højtemperaturbestandige dele af fly.

Sølv (Ag) sputteringsmål

Sølv har den højeste elektriske ledningsevne af alle metaller, omkring 6.3 × 10⁷ S/m. Dette gør det vigtigt i elektroniske kredsløb, især i dele med ekstremt høje krav til ledningsevne, såsom højfrekvente kredsløb, elektroder i superledende enheder osv. Sølvfilm er også et materiale af høj kvalitet til fremstilling af reflektorer.

Titanium (Ti) sputteringmål

Titanium har fremragende egenskaber såsom lav densitet (ca. 4.5 g/cm³), høj styrke, høj temperaturbestandighed og korrosionsbestandighed. Titanium har god biokompatibilitet og anvendes i vid udstrækning i kunstige led, tandimplantater osv. Titaniumbelagt udstyr bruges også til korrosionsbestandige reaktionsbeholdere og rørledninger.

Krom (Cr) sputteringsmål

Krom har egenskaber som høj hårdhed, god slidstyrke og stærk korrosionsbestandighed. Forkromning bruges ofte til at forbedre overfladehårdheden og slidstyrken på dele. Krom fungerer også som et vedhæftningslag for metalforbindelseslag for at forbedre bindingsstyrken mellem forskellige metallag.

Platin (Pt) sputteringsmål

Platin har fremragende kemisk stabilitet, katalytisk aktivitet og høj temperaturbestandighed. Platinkatalysatorer anvendes i vid udstrækning inden for petrokemikalier, finkemikalier og andre områder. Platin kan som elektrodekatalysator accelerere den elektrokemiske reaktion mellem hydrogen og ilt.

Molybdæn (Mo) sputteringmål

Molybdæn har et højt smeltepunkt (2623 ℃), god termisk stabilitet og ledningsevne. Det bruges ofte til at fremstille elektroder og ledninger til halvlederkomponenter. Molybdæn kan også tilsættes stål som et legeringselement for at forbedre stålets styrke, hårdhed og korrosionsbestandighed.

Zink (Zn) sputteringmål

Zink har god korrosionsbestandighed og et lavt smeltepunkt. Det galvaniserede lag er en af de mest anvendte korrosionsbeskyttende belægninger. Zink er et vigtigt negativt elektrodemateriale til zink-mangan-batterier, zink-luft-batterier osv., og dets evne til at miste elektroner i kemiske reaktioner bruges til at opnå batteriets afladningsfunktion.

Nikkel (Ni) sputteringsmål

Nikkel har god korrosionsbestandighed, høj temperaturstabilitet og magnetisme. Nikkelbelægning kan bruges til at forhindre udstyr i at blive korroderet af kemiske medier. Nikkel-jernlegeringsfilm bruges ofte til at fremstille magnetiske lagringsmedier. Nikkelbaserede legeringsbelægninger kan forbedre delenes høje temperaturbestandighed.

Guld (Au) Sputtering Target

Guld er et ædelmetal med stabile kemiske egenskaber og god elektrisk ledningsevne. Forgyldning bruges ofte i vigtige dele af elektroniske enheder, såsom chippins og stik. Guldfilm bruges også til at fremstille spejle med høj reflektionsevne og optiske filtre, som har gode reflektions- og transmissionsegenskaber for lys med specifikke bølgelængder.

Kobolt (Co) sputteringsmål

Kobolt har gode magnetiske egenskaber og høj temperaturstyrke. Koboltbaserede legeringsfilm bruges ofte til at fremstille højtydende permanentmagnetiske materialer, såsom magnethoveder i harddiske, permanentmagneter i motorer osv. Kobolt forbedrer også legeringens højtemperaturstyrke og oxidationsmodstand.

Tantal (Ta) sputteringmål

Tantal har fremragende korrosionsbestandighed, især stærk modstandsdygtighed over for forskellige syrer, alkalier og andre kemiske medier. Tantalbelagte reaktorer, rørledninger osv. spiller en vigtig rolle i den farmaceutiske, elektroniske kemiske produktion og andre industrier. Tantalkondensatorer lagrer og frigiver effektivt ladninger for at sikre stabil drift af kredsløb.

Niobium (Nb) sputteringsmål

Niobium har god superledning, korrosionsbestandighed og høj temperaturstyrke. Niobium-titanlegeringer og niobium-tinlegeringer bruges ofte til at fremstille superledende magneter, som bruges i store videnskabelige apparater såsom nuklear magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) og partikelacceleratorer til at generere stærke magnetfelter.

Palladium (Pd) sputteringsmål

Palladium er et ædelmetal med gode katalytiske egenskaber og kemisk stabilitet. I katalysatorer til rensning af biludstødning fremmer palladium redoxreaktionen af skadelige gasser såsom kulilte, kulbrinter og nitrogenoxider. Palladium kan bruges til at fremstille elektroder til flerlags keramiske kondensatorer for at forbedre kondensatorernes ydeevne og pålidelighed.

Jern (Fe) sputteringsmål

Jern har høj styrke og magnetisme. DC-sputtering afsætter forskellige funktionelle belægninger på overfladen af stål, såsom korrosionsbestandige zinkbelægninger, krombelægninger osv., for at forbedre stålets ydeevne og levetid. Jernbaserede bløde magnetiske materialefilm kan bruges til at fremstille transformerkerner, induktorer osv.

Tin (Sn) Sputtering Target

Tin har et lavt smeltepunkt (231.9 ℃), god loddeevne og korrosionsbestandighed. Tinbaseret loddetin er det mest almindeligt anvendte svejsemateriale, såsom tin-blyloddetint, blyfrit loddetin (såsom tin-sølv-kobberlegeringsloddetint) osv. I fødevareemballageindustrien anvendes fortinnede stålplader (hvidblik) i vid udstrækning til fremstilling af dåser til fødevarer.

Rhodium (Rh) sputteringsmål

Rhodium er et sjældent og ædelt metal med høj reflektionsevne, god kemisk stabilitet og katalytiske egenskaber. Rhodiumfilm bruges ofte til at fremstille spejle med høj reflektionsevne, såsom i astronomiske teleskoper, laserreflektorer osv. Rhodium bruges også til at fremstille elektroder og kontakter til elektroniske enheder.

Vismut (Bi) sputteringmål

Vismut er et metal med lavt smeltepunkt og et smeltepunkt på 271.4 ℃. Vismutbaserede legeringsfilm kan bruges til at fremstille elektroniske komponenter såsom termistorer og varistorer. Vismut kan tilsættes andre metaller som et additiv for at forbedre metallernes egenskaber, såsom at forbedre korrosionsbestandigheden og blyets forarbejdningsevne.

Antimon (Sb) Sputteringsmål

Antimon har en vis hårdhed og sprødhed. Sammensatte halvledermaterialer såsom indiumantimonid (InSb) har gode fotoelektriske egenskaber og bruges ofte til at fremstille fotoelektriske enheder såsom infrarøde detektorer og Hall-elementer. Antimon kan bruges som et legeringselement for at forbedre legeringens hårdhed og styrke.

Cadmium (Cd) sputteringsmål

Cadmium har god korrosionsbestandighed og et lavt smeltepunkt. Cadmiumbelægning bruges ofte til korrosionsbeskyttelse af ståldele, især i marine miljøer eller andre barske, korrosive miljøer. På grund af cadmiums toksicitet er dets anvendelse dog underlagt visse begrænsninger.

Ag-Pd-sputteringsmål

Sølv-palladium-legering kombinerer sølvs gode ledningsevne med palladiums kemiske stabilitet og katalytiske egenskaber. Det bruges ofte til at fremstille elektriske kontaktmaterialer, såsom relækontakter, elektroder til præcisionselektroniske komponenter osv., og opretholder god ledningsevne og modstandsdygtighed over for lysbueerosion.

Gallium (Ga) sputteringmål

Gallium er et metal med lavt smeltepunkt og et smeltepunkt på 29.76 °C. Sammensatte halvledermaterialer såsom galliumnitrid (GaN) og galliumarsenid (GaAs) har fremragende elektriske egenskaber. Galliumbaserede legeringer kan bruges til at fremstille lavt smeltepunktslegeringer til elektronisk emballage, sikringer osv.

Indium (In) Sputtering Target

Indium har et lavt smeltepunkt (156.6 °C), god duktilitet og ledningsevne. Indium-tinoxid (ITO)-film er en transparent, ledende film med høj gennemsigtighed og god ledningsevne. Den bruges i vid udstrækning i fladskærmsenheder såsom LCD-skærme (flydende krystalskærme), OLED-skærme (organiske lysdioder) og berøringsskærme.

Tellurium (Te) sputteringmål

Tellurium danner ofte forbindelser med andre grundstoffer til forskellige funktionelle materialer. Seebeck-effekten af vismuttellurid bruges til at opnå omdannelse af termisk energi til elektrisk energi. Vismuttellurid kan også opnå Peltier-effekten, det vil sige afkøling i den ene ende og opvarmning i den anden ende.

Scandium (Sc) sputteringmål

Sc er et sjældent jordartsmetal med lav densitet, højt smeltepunkt og god kemisk stabilitet. Scandium-aluminiumlegeringsfilm opfylder kravene til fly om højtydende og lette materialer. Scandium-legeringsbelægning kan forbedre sportsudstyrs styrke og holdbarhed, samtidig med at gode letvægtsegenskaber opretholdes.

Yttrium (Y) sputteringmål

Yttrium har vigtige anvendelser inden for højtemperatur superledende materialer og keramiske materialer. Yttrium barium kobberoxid (YBCO) er et typisk højtemperatur superledende materiale med en høj superledende overgangstemperatur, som kan opnå en superledende tilstand over flydende nitrogentemperatur (77K).

Anvendelse af DC-sputtering

DC-sputterteknologi har på grund af dens unikke fordele været meget anvendt inden for mange områder og dækker adskillige industrier såsom elektronik, optik, maskiner, luftfart, biomedicin osv.:

Elektronik felt

Ved fremstilling af integrerede kredsløb anvendes DC-sputteringsteknologi til at aflejre metalforbindelseslag (såsom aluminium, kobber osv.) for at opnå elektriske forbindelser mellem forskellige komponenter inde i chippen. Ved fremstilling af tyndfilmstransistorer anvendes DC-sputtering til at aflejre metalelektroder såsom source, drain og gate, samt isolerende lag (såsom aluminiumoxid, siliciumdioxid osv.). I magnetiske lagringsenheder såsom harddiske og magnetbånd anvendes DC-sputteringsteknologi til at fremstille magnetiske film (såsom koboltbaserede legeringer, jern-nikkellegeringer osv.) for at opnå lagring med høj densitet og stabil aflæsning af data. Ved fremstilling af forskellige sensorer (såsom tryksensorer, temperatursensorer, magnetiske sensorer osv.) anvendes DC-sputteringsteknologi til at aflejre funktionelle film såsom følsomme lag, elektroder og isolerende lag.

Optisk felt

DC-sputterteknologi anvendes i vid udstrækning i fremstillingen af forskellige optiske film, såsom antirefleksionsfilm, højreflektionsfilm, filtre osv. Antirefleksionsfilm kan reducere lysrefleksion på overfladen af optiske komponenter og forbedre lystransmissionen. De bruges ofte i briller, kameralinser osv. Højreflektionsfilm har høj reflektionsevne for lys med en bestemt bølgelængde og kan bruges til reflektorer, laserresonatorer osv. Filtre kan selektivt transmittere eller absorbere lys med en bestemt bølgelængde og har vigtige anvendelser inden for spektralanalyse, optisk kommunikation og andre områder. Almindeligt anvendte optiske tyndfilmmaterialer omfatter aluminiumoxid, titanoxid, zinksulfid osv. DC-sputtering kan nøjagtigt kontrollere filmens tykkelse og brydningsindeks for at sikre stabiliteten af den optiske ydeevne.

Mekanisk produktionsområde

DC-sputterteknologi kan afsætte slidstærke, korrosionsbestandige og højtemperaturbestandige belægninger på overfladen af mekaniske dele for at forbedre delenes levetid og ydeevne. For eksempel kan sputtering af titaniumnitrid (TiN) og titaniumcarbid (TiC) belægninger på værktøjets overflade forbedre værktøjets hårdhed og slidstyrke betydeligt; sputtering af nikkel-kromlegeringer, titaniumlegeringer osv. belægninger på overfladen af slidstærke dele såsom lejer og gear kan forbedre deres slid- og korrosionsbestandighed. DC-sputtering afsætter hårde belægninger (såsom titaniumnitrid, siliciumcarbid osv.) på formens overflade, hvilket kan forbedre formens overfladehårdhed, slidstyrke og afformningsevne og reducere formens vedligeholdelsesomkostninger.

Aerospace Field

Motorkomponenter og flykroppens overflader i luftfartøjer arbejder i barske miljøer såsom høj temperatur, højt tryk og korrosion. DC-sputterteknologi kan aflejre nikkelbaserede højtemperaturlegeringer, keramiske belægninger (såsom zirconiumoxid) osv. for at danne termiske barrierebelægninger, som effektivt beskytter komponenter mod erosion ved høj temperatur. DC-sputtering aflejrer titanium-aluminiumlegeringer, magnesium-lithiumlegeringer og andre belægninger på overfladen af flystrukturkomponenter, hvilket ikke kun kan opretholde komponenternes høje styrke, men også reducere vægten. I elektronisk luftfartsudstyr skal elektroniske komponenter og skaller være elektromagnetisk afskærmet for at forhindre elektromagnetisk interferens og sikre udstyrets normale drift. DC-sputterede kobber-, nikkel- og andre metalbelægninger har god ledningsevne og kan bruges som elektromagnetiske afskærmningslag for effektivt at blokere udbredelsen af elektromagnetisk stråling.

Biomedicinsk felt

På overfladen af implanterbart medicinsk udstyr, såsom kunstige led, tandimplantater og hjertestenter, er det nødvendigt at afsætte en belægning med god biokompatibilitet for at fremme vævsintegration og reducere afstødning. Titan- og titanlegeringsbelægninger kan danne en god binding med humant knoglevæv efter DC-sputtering, hvilket forbedrer implantaternes stabilitet og sikkerhed. For at forhindre bakterieinfektion på overfladen af medicinsk udstyr og implantater kan DC-sputteringsteknologi afsætte belægninger med antibakterielle egenskaber, såsom sølvbelægninger og zinkoxidbelægninger. Disse belægninger kan frigive antibakterielle ioner, hæmme vækst og reproduktion af bakterier og reducere risikoen for infektion.

Konklusion

DC-sputterteknologi er en vigtig fysisk dampaflejringsmetode med dens fordele ved simpelt udstyr, lave omkostninger, høj aflejringshastighed og god filmensartethed. DC-sputtering er kompatibel med en række forskellige metaller, legeringer og nogle ledende forbindelser og kan producere film med forskellige funktioner for at imødekomme de forskellige behov i forskellige industrier for filmydelse. Denne teknologi har dog også visse begrænsninger, såsom kun at kunne anvendes på ledende mål, der er tilbøjelige til målforgiftning og intern belastning i filmen. I praktiske anvendelser er det nødvendigt at optimere processen i henhold til specifikke behov eller bruge den i kombination med andre teknologier.