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些跳跃的电晕光斑。因此,这一阶段称为电晕放电。
在汤生放电阶段之后,气体会突然发生放电击穿现象。这时,气体开始具备了相当的导电能力,我们将这种具备了一定的导电能力的气体称为等离子体。此时,电路中的电流大幅度增加,同时放电电压却有所下降。这是由于这时的气体被击穿,因而气体的电阻将随着气体电离度的增加而显著下降,放电区由原来只集中于阴极边缘和不规则处变成向整个电极表面扩展。在这一阶段,气体中导电粒子的数目大量增加,粒子碰撞过程伴随的能量转移也足够地大,因此放电气体会发出明显的辉光。
电流的继续增加将使得辉光区域扩展到整个放电长度上,同时,辉光的亮度不断提高。当辉光区域充满了两极之间的整个空间之后,在放电电流继续增加的同时,放电电压又开始上升。上述的两个不同的辉光放电阶段常被称为正常辉光放电和异常辉光放电阶段。异常辉光放电是一般薄膜溅射或其他薄膜制备方法经常采用的放电形式,因为它可以提供面积较大、分布较为均匀的等离子体,有利于实现大面积的均匀溅射和薄膜沉积。
2磁控溅射:
平面磁控溅射靶采用静止电磁场,磁场为曲线形。其工作原理如下图所示。电子在电场作用下,加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞。若电子具有足够的能量约为30eV。时,则电离出Ar并产生电子。电子飞向基片,Ar在电场作用下加速
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f飞向阴极溅射靶并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。二次电子e1在加速飞向基片时受磁场B的洛仑兹力作用,以摆线和螺旋线状的复合形式在靶表面作圆周运动。该电子e1的运动路径不仅很长,而且被电磁场束缚在靠近靶表面的等离子体区域内。在该区中电离出大量的Ar用来轰击靶材,因此磁控溅射具有沉积速率高的特点。随着碰撞次数的增加,电子e1的能量逐渐降低,同时,e1逐步远离靶面。低能电子e1将如图中e3那样沿着磁力线来回振荡,待电子能量将耗尽时,在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低,传给基片的能量很小,使基片温升较低。在磁极轴线处电场与磁场平行,电子e2将直接飞向基片。但是,在磁控溅射装置中,磁极轴线处离子密度很低,所以e2类电子很少,对基片温升作用不大。
图2磁控溅射工作原理图
磁控溅射的基本原理就是以磁场改变电子运动方向,束缚和延长电子的运动路径,提高电子的电离概率和有效地利用了电子的能量。因此,在形成高密度等离子体的异常辉光放电中,正r
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