文 献 综 述

1.引言

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是制备硬质镀层(薄膜)的常用技术，按照沉积时物理机制的差别，物理气相沉积一般分为真空蒸发镀膜技术(Vapor Evaporation)，真空溅射镀膜(Vapor Sputtering)，离子镀膜(Ion Plating)和分子束外延(Molecular Beam Epitaxy)等。物理气相沉积技术作为高新技术在先进制造技术和技术进步中占有重要的地位，工业应用的要求也越来越高，在工艺材料装备改进的同时，物理气相沉积技术的研究也有了新的进展，具有了新的特点：(1) 应用范围不断扩大；（2) 沉积的基体温度越来越低；(3) 薄膜材料越来越丰富；(4) 新型镀层复合及多层化。物理气相沉积技术在刀具模具，建筑装饰，特殊薄膜材料，电学及医学领域中应用广泛。

2.离子镀膜技术的原理和种类

离子镀是利用真空室中气体放电或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基片上。离子镀把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来，不仅能明显地改进了膜质量，而且还扩大了薄膜的应用范围。其优点是薄膜附着力强，绕射性好，膜材广泛等。D.M.首次提出离子镀原理，其工作过程是：先将真空室抽至4#215;10-3帕以上的真空度，再接通高压电源，在蒸发源与基片之间建立一个低压气体放电的低温等离子区。基片电极接上5KV直流负高压，从而形成辉光放电阴极。辉光放电区产生的惰性气体离子进入阴极暗区被电场加速并轰击基片表面，对其进行清洗。然后进入镀膜过程，加热使镀料气化，其原子进入等离子区，与惰性气体离子及电子发生碰撞，少部分产生离化。离化后的离子及气体离子以较高能量轰击镀层表面，使膜层质量得到改善。

从 D.M.Mattox 发明离子镀膜技术以来，离子镀膜技术适应高端产品加工和高新技术发展的要求，得到了飞速发展，具有以下类型：按膜层粒子来源分类：固态物质源离子镀膜技术和气态物质源离子镀膜技术；按固态物质源膜层粒子获得方式分类：蒸发型离子镀膜技术和磁控溅射型离子镀膜技术；按气体放电方式分类：辉光放电离子镀膜技术和弧光放电离子镀膜技术。

2.1磁控溅射离子镀

溅射是指具有一定能量的粒子轰击固体表面，使得固体分子或原子离开固体，从表面射出的现象。溅射镀膜是指利用粒子轰击靶材产生的溅射效应，使得靶材原子或分子从固体表面射出，在基片上沉积形成薄膜的过程。磁控溅射是在辉光放电的两极之间引入磁场，电子受电场加速作用的同时受到磁场的束缚作用，运动轨迹成摆线，增加了电子和带电粒子以及气体分子相碰撞的几率，提高了气体的离化率，降低了工作气压，而Ar 离子在高压电场加速作用下，与靶材撞击并释放能量，使靶材表面的靶原子逸出靶材飞向基板，并沉积在基板上形成薄膜，图１所示为平面圆形靶磁控溅射原理图，图２为磁控溅射原理图。由图可以看出，电子被洛伦兹力束缚在非均匀磁场中，增强了氩原子的电离。

图１平面圆形靶磁控 溅射原理图 图２磁控溅射原理图