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真空鍍膜偏壓電源簡介

作者: 來源: 日期:2018/1/19 15:07:29 人氣:1200

偏壓(Bias)是指在鍍膜過程中施加在基體上的負電壓。偏壓電源的正極接到真空室上,同時真空室接地,偏壓的負極接到工件上。由於大地的電壓一般認為是零電位,所以工件上的電壓習慣說負偏壓,簡稱偏壓。

負偏壓的作用
提供粒子能量;
對於基片的加熱效應;
清除基片上吸附的氣體和油汙等,有利於提高膜層結合強度;
活化基體表麵;
對電弧離子鍍(Arc Ion Plating)中的大顆粒有淨化作用;

偏壓的分類
根據波形可分為:
直流偏壓
直流脈衝偏壓
直流疊加脈衝偏壓
雙極性脈衝偏壓

直流偏壓和脈衝偏壓的比較

傳統的電弧離子鍍是在基片台上施加直流負偏壓控製離子轟擊能量, 這種沉積工藝存在以下缺點:
        基體溫升高, 不利於在回火溫度低的基體上沉積硬質膜。
        高能離子轟擊造成嚴重的濺射, 不能簡單通過提高離子轟擊能量合成高反應閾能的硬質薄膜。
直流偏壓電弧離子鍍工藝中,為了抑製因離子對基體表麵連續轟擊而導致的基體溫度過高,主要采取減少沉積功率、縮短沉積時間、采用間歇沉積方式等措施來降低沉積溫度,這些措施可以概括地稱為能量控製法'這種方法雖然可以降低沉積溫度,但也使薄膜的某些性能下降,同時還降低了生產效率和薄膜質量的穩定性,因此,難以推廣應用。
脈衝偏壓電弧離子鍍工藝中,由於離子是以非連續的脈衝方式轟擊基體表麵,所以通過調節脈衝偏壓的占空比,可改變基體內部與表麵之間的溫度梯度,進而改變基體內部與表麵之間熱的均衡補償效果,達到調控沉積溫度的目的。這樣就可以把施加偏壓的脈衝高度與工件溫度獨立分開(互不影響或影響很小)調節,利用高壓脈衝來獲得高能離子的轟擊效應以改善薄膜的組織和性能,通過降低占空比來減小離子轟擊的總加熱效應以降低沉積溫度。

偏壓對膜層的影響

偏壓對膜層的影響機製是很複雜的,下麵列出了一些主要影響,可以根據自己的使用工藝,觀察總結,就可以很快摸清偏壓對膜層的影響規律。
        膜層結構、結晶構造取向、組織結構
        沉積速率
        大顆粒淨化
        膜層硬度
        膜層致密度
        表麵形貌
        內應力
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