文 献 综 述

1.引言

制备薄膜有两种沉积方法，第一种为物理气相沉积法(PVD)；第二种为化学气相沉积法(CVD)。CVD方法是使气态的物质发生化学反应，之后生成的固态物质沉积在被加热的样品表面，从而获得固体薄膜材料的工艺技术。化学气相沉积法（CVD）本质上属于原子范畴，被广泛的应用于提纯、沉积多晶、沉积单晶、制备新晶体等多个领域。物理气相沉积(PVD)技术是指在真空条件下，采用物理方法，将材料源（固体或液体）表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。PVD技术属于环境友好型，是未来工业生产发展的趋势。20世纪90年代初至今，物理气相沉积技术在表面处理方面得到越来越为广泛的应用。其制备方法细化分为：分子束外延法、真空蒸发镀膜、离子镀模法、溅射镀膜法、电弧镀膜等方法,沉积步骤：第一步是镀料的气化：即使镀料蒸发或被溅射，也就是通过镀料的气化源；第二步是镀料原子、分子或离子的迁移：由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后，产生多种反应；第三步则是镀料原子、分子或离子在基体上沉积[1-3]。

我们的实验过程是在靶电流大范围可调的情况下进行的，涉及磁控溅射、多弧离子镀和微弧离子镀三种。

2.原理介绍

2.1磁控溅射

在溅射技术中，磁控溅射是最新的溅射技术，是在射频溅射基础上，在靶材周围施加磁场而形成的一种新型的镀膜方法。其基本原理：在溅射过程中通入的气体一般为氩气，氩气在低气压下辉光放电，而形成氩离子与电子，由于靶材为负阴极，所以氩离子在电场加速下高速撞向靶材，从靶材上溅射出的原子（溅射原子）沉积在基底上而形成薄膜。在碰撞过程中，会发生如下现象：（1）入射离子在碰撞过程在吸收电子形成原子被反射出来，（2）从靶材表面激发出电子（二次电子），（3）入射离子注入靶材（离子注入）。在电离或碰撞而产生的电子如果不加以控制将以高速撞向基底而损坏基底并且使基底温度过高，磁场的运用可以使电子在磁场力的作用下回旋运动，这样不但可以保护基，而且还可以增加与氩原子的碰撞形成碰撞电离，提高了氩原子的离化率，即提高了溅射速度[4]。

2.2多弧离子镀

不同于辉光放电为主的溅射技术，多弧离子镀技术采用的是弧光放电机制[45]。根据冷阴极弧光放电理论，电子的迁移是由于电场作用的作用放射出电子与正离子。蒸发源作为阴极靶，在引弧之后，阴极材料均匀地蒸发出来，在阴极附近形成极强的电场，在强电场的作用下，电子从金属表面逃逸到真空中，继而产生新等离子体，维持该过程的循环。由于多弧离子镀中采用多个蒸发源，蒸镀速率较高，合理分布蒸发源的位置，可以得到较好的绕镀性，并保证了膜层的均匀性[5]。

2.3 微弧离子镀