真空鍍膜工藝里，鈦靶材的濺射速率怎樣調(diào)控才能達到最佳鍍膜效果？

在真空鍍膜工藝中，調(diào)控鈦靶材的濺射速率以達到最佳鍍膜效果涉及多個方面，以下是具體的方法：

功率與濺射速率的關(guān)系：一般來說，濺射功率與鈦靶材的濺射速率呈正相關(guān)。在一定范圍內(nèi)，增加濺射功率，能夠使更多的氬離子獲得足夠能量去轟擊鈦靶材，從而使鈦原子從靶材表面濺射出來的數(shù)量增多，濺射速率加快，鍍膜厚度增加。

最佳功率的確定：不同的鍍膜設(shè)備和靶材尺寸、形狀等因素會影響最佳功率值。通常需要通過實驗，以較小的功率增量逐步增加功率，同時監(jiān)測鍍膜的厚度、均勻性、附著力等指標，找到鍍膜綜合效果最佳時對應(yīng)的功率值。比如對于常見的平面磁控濺射設(shè)備，在鍍制鈦膜時，初始可從 50W 左右的功率開始嘗試，每次增加 20 - 50W，觀察鍍膜效果。

氬氣流量的影響：氬氣是真空鍍膜中常用的工作氣體。增加氬氣流量，會使等離子體中的氬離子數(shù)量增多，增強對鈦靶材的轟擊作用，從而提高濺射速率。但氬氣流量過大，會導(dǎo)致等離子體密度過高，可能引起等離子體不穩(wěn)定，反而影響鍍膜質(zhì)量。一般來說，對于中等尺寸的濺射靶材，氬氣流量可先控制在 5 - 10 sccm（標準立方厘米每分鐘），再根據(jù)實際情況微調(diào)。

真空度的控制：真空室內(nèi)的壓力對濺射速率也有重要影響。在一定范圍內(nèi)，降低真空室壓力，即提高真空度，有利于氬離子加速，增強對靶材的轟擊效果，提高濺射速率。但真空度過高，氬離子數(shù)量相對減少，也會使濺射速率下降。通常，濺射鈦靶材時，真空室的工作壓力可控制在 0.5 - 5 Pa 之間。

靶基距的調(diào)整：靶材與基片之間的距離（靶基距）會影響濺射粒子的傳輸和沉積效果。一般而言，靶基距減小，濺射粒子到達基片的概率增加，濺射速率相對提高，但距離過近可能會導(dǎo)致基片受熱過高、鍍膜不均勻等問題。對于鈦靶材濺射鍍膜，靶基距通常在 5 - 15 cm 之間，具體數(shù)值需要根據(jù)設(shè)備和鍍膜需求進行優(yōu)化。

靶材與基片角度的設(shè)置：調(diào)整靶材與基片的角度，可以改變?yōu)R射粒子的入射方向和分布均勻性。例如，將基片與靶材表面設(shè)置為一定的傾斜角度，可使濺射粒子更均勻地分布在基片上，提高鍍膜的均勻性，間接影響鍍膜效果。實際操作中，可嘗試將基片與靶材法線方向成 15° - 45° 角進行鍍膜實驗，觀察效果并確定最佳角度。

靶材純度：高純度的鈦靶材雜質(zhì)少，晶體結(jié)構(gòu)相對完整，在濺射過程中，原子更容易被濺射出來，濺射速率相對穩(wěn)定且可預(yù)測性好。因此，應(yīng)盡量選擇純度在 99.99% 以上的鈦靶材，以保證鍍膜效果的一致性和穩(wěn)定性。

靶材表面狀態(tài)：靶材表面的平整度、粗糙度等對濺射速率有影響。表面平整、光滑的靶材，濺射時離子轟擊均勻，濺射速率穩(wěn)定；而表面有損傷、氧化或污染的靶材，會影響離子的轟擊效果，導(dǎo)致濺射速率不均勻。在鍍膜前，需要對靶材進行清潔和處理，如用砂紙打磨、化學(xué)清洗等方法去除表面雜質(zhì)和氧化層。

鍍膜時間：鍍膜時間與濺射速率共同決定了鍍膜的厚度。在確定了合適的濺射速率后，需要根據(jù)所需的鍍膜厚度來精確控制鍍膜時間。一般來說，先通過預(yù)實驗確定在一定濺射速率下，單位時間內(nèi)的鍍膜厚度，然后根據(jù)目標厚度計算出所需的鍍膜時間。

基片溫度：適當提高基片溫度，有助于提高濺射粒子在基片表面的遷移率，使其能夠更好地填充表面缺陷，提高鍍膜的致密度和附著力，從而間接影響鍍膜效果。在濺射鈦靶材時，基片溫度可控制在 100 - 300℃之間，具體溫度需結(jié)合其他工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

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