磁控濺射的基本原理就是以磁場(chǎng)改變電子運(yùn)動(dòng)方向，束縛和延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)路徑，提高電子的電離概率和有效地利用了電子的能量。因此在形成高密度等離子體的異常輝光放電中，正離子對(duì)靶材轟擊所引起的靶材濺射更加有效，同時(shí)受正交電磁場(chǎng)的束縛的電子只能在其能量將要耗盡時(shí)才能沉積在基片上，這就是磁控濺射具有低溫高速兩大特點(diǎn)的機(jī)理。磁控濺射的特點(diǎn)是成膜速率高，基片溫度低，膜的粘附性好，可實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜。該技術(shù)可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。磁控濺射屬于輝光放電范疇，利用陰極濺射原理進(jìn)行鍍膜。山東非金屬磁控濺射分類

磁控直流濺射法要求靶材能夠?qū)碾x子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極，從而該方法只能濺射導(dǎo)體材料，不適于絕緣材料。因?yàn)檗Z擊絕緣靶材時(shí)，表面的離子電荷無法中和，這將導(dǎo)致靶面電位升高，外加電壓幾乎都加在靶上，兩極間的離子加速與電離的機(jī)會(huì)將變小，甚至不能電離，導(dǎo)致不能連續(xù)放電甚至放電停止，濺射停止。故對(duì)于絕緣靶材或?qū)щ娦院懿畹姆墙饘侔胁?，須用射頻濺射法（RF）。濺射過程中涉及到復(fù)雜的散射過程和多種能量傳遞過程：入射粒子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞，入射粒子的一部分動(dòng)能會(huì)傳給靶材原子；某些靶材原子的動(dòng)能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢(shì)壘（對(duì)于金屬是5-10eV），從而從晶格點(diǎn)陣中被碰撞出來，產(chǎn)生離位原子；這些離位原子進(jìn)一步和附近的原子依次反復(fù)碰撞，產(chǎn)生碰撞級(jí)聯(lián)；當(dāng)這種碰撞級(jí)聯(lián)到達(dá)靶材表面時(shí)，如果靠近靶材表面的原子的動(dòng)能大于表面結(jié)合能（對(duì)于金屬是1-6eV），這些原子就會(huì)從靶材表面脫離從而進(jìn)入真空。湖南共濺射磁控濺射原理磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。

磁控濺射鍍膜的產(chǎn)品特點(diǎn)：1、磁控濺射所利用的環(huán)狀磁場(chǎng)迫使二次電子跳欄式地沿著環(huán)狀磁場(chǎng)轉(zhuǎn)圈.相應(yīng)地,環(huán)狀磁場(chǎng)控制的區(qū)域是等離子體密度較高的部位.在磁控濺射時(shí),可以看見濺射氣體——?dú)鍤庠谶@部位發(fā)出強(qiáng)烈的淡藍(lán)色輝光,形成一個(gè)光環(huán).處于光環(huán)下的靶材是被離子轟擊較嚴(yán)重的部位,會(huì)濺射出一條環(huán)狀的溝槽.環(huán)狀磁場(chǎng)是電子運(yùn)動(dòng)的軌道,環(huán)狀的輝光和溝槽將其形象地表現(xiàn)了出來.磁控濺射靶的濺射溝槽一旦穿透靶材,就會(huì)導(dǎo)致整塊靶材報(bào)廢,所以靶材的利用率不高,一般低于40%;2、等離子體不穩(wěn)定。

平衡磁控濺射即傳統(tǒng)的磁控濺射，是在陰極靶材背后放置芯部與外環(huán)磁場(chǎng)強(qiáng)度相等或相近的永磁體或電磁線圈，在靶材表面形成與電場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)。沉積室充入一定量的工作氣體，通常為Ar，在高壓作用下Ar原了電離成為Ar+離子和電子，產(chǎn)生輝光放電，Ar+離子經(jīng)電場(chǎng)加速轟擊靶材，濺射出靶材原子、離子和二次電子等。電子在相互垂直的電磁場(chǎng)的作用下，以擺線方式運(yùn)動(dòng)，被束縛在靶材表面，延長(zhǎng)了其在等離子體中的運(yùn)動(dòng)軌跡，增加其參與氣體分子碰撞和電離的過程，電離出更多的離子，提高了氣體的離化率，在較低的氣體壓力下也可維持放電，因而磁控濺射既降低濺射過程中的氣體壓力，也同時(shí)提高了濺射的效率和沉積速率。磁控濺射的技術(shù)特點(diǎn)是要在陰極靶面附件產(chǎn)生與電場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)，一般采用永久磁鐵實(shí)現(xiàn)。

磁控濺射的原理：靶材背面加上強(qiáng)磁體，形成磁場(chǎng)。在正負(fù)電極間施以高的電壓產(chǎn)生等離子體，使氬氣發(fā)生輝光放電。等離子體中的電子在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下做螺旋式運(yùn)動(dòng)，飛向正電極，在運(yùn)動(dòng)過程中與氬氣原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生Ar離子和電子，帶負(fù)電的電子又在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下向正電級(jí)做螺旋式運(yùn)動(dòng)，電子再次與氬氣原子發(fā)生碰撞，隨著碰撞次數(shù)的增大，電子的能量逐漸降低，較后落在襯底上，這就使得高速電子對(duì)襯底轟擊產(chǎn)生的溫升大幅度降低。Ar離子向負(fù)極加速運(yùn)動(dòng)，與靶材發(fā)生碰撞。能量適當(dāng)?shù)腁r離子離子轟擊靶材后使得靶材原子脫離靶材表面，較后沉積在襯底上形成薄膜。磁控濺射鍍膜的適用范圍：建材及民用工業(yè)中。江西單靶磁控濺射鍍膜

隨著工業(yè)的需求和表面技術(shù)的發(fā)展，新型磁控濺射如高速濺射、自濺射等成為磁控濺射領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)。山東非金屬磁控濺射分類

磁控濺射鍍膜常見領(lǐng)域應(yīng)用：1.一些不適合化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的材料可以通過磁控濺射沉積，這種方法可以獲得均勻的大面積薄膜。2.機(jī)械工業(yè)：如表面功能膜、超硬膜、自潤(rùn)滑膜等.這些膜能有效提高表面硬度、復(fù)合韌性、耐磨性和高溫化學(xué)穩(wěn)定性，從而大幅度提高產(chǎn)品的使用壽命.3.光領(lǐng)域：閉場(chǎng)非平衡磁控濺射技術(shù)也已應(yīng)用于光學(xué)薄膜(如增透膜)、低輻射玻璃和透明導(dǎo)電玻璃.特別是，透明導(dǎo)電玻璃普遍應(yīng)用于平板顯示器件、太陽能電池、微波和射頻屏蔽器件和器件、傳感器等。山東非金屬磁控濺射分類