真空镀膜主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜,主要包括真空离子蒸发,磁控溅射,MBE分子束外延,PLD激光溅射沉积等很多种。主要思路是分成蒸发和溅射两种。
蒸发镀膜一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来,并且沉降在基片表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。 对于溅射类镀膜,可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并且最终沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜。
多弧离子镀膜工艺要求多弧离子镀膜是以多个金属蒸发源(也称弧源或靶源)作为阴极,并与阳极之间产生弧光放电,靶材蒸发粒子离化后与通入工作室的气体发生反应。多弧离子镀膜是以多个金属蒸发源(也称弧源或靶源)作为阴极,并与阳极之间产生弧光放电,靶材蒸发粒子离化后与通入工作室的气体发生反应,生成化合物。
简单的说磁控溅射就是在正交的电磁场中,闭合的磁场束缚电子围绕靶面做螺线运动,在运动过程中不断撞击工作气体氩气电离出大量的氩离子,氩离子在电场作用下加速轰击靶材,溅射出呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜。
氮气含量对膜层色泽的影响:对于Ti/TiAl/Zr靶材而言,所镀膜层的颜色变化是由氮气含量引起的。在偏压和电流恒定的情况下,颜色随氮气含量的增加而加重。N2: A2比小于在2:1时,膜层呈现泛白淡黄色;N2: A2比一般控制在3:1时,膜呈金黄色;N2含量逐渐增大, N2: A2比大于4:1,膜层变为紫红色。不同设备、不同溅射靶材工艺有差异,氮气进气量适当调整。
电流对膜层质量的影响:在偏压恒定的情况下,靶材的溅射速率随电流强度的增大而增高。靶材溅射速率增大会造成膜层沉积加快,从而影响膜层的致密度和表面光洁度。尤其是多弧离子镀膜工艺,大的电流强度会造成溅射大液滴的形成,从而造成膜的表面粗糙度增大,结构不致密,所以选择合适的电流参数直接影响到膜的表面状态。采用多弧离子镀工艺,若靶材出现熄弧频繁和维弧不稳现象时,要提高维弧电流强度,并适当调整通入气体量(增大A2量)。
偏压对膜层沉积的影响:与直流偏压相比,脉冲偏压能够提高薄膜厚度和硬度,减少大颗粒的尺寸和数量,更好地细化颗粒,降低薄膜的表面粗糙度,提高沉积速率,提高耐磨性能。