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VPI真空镀膜技术 应用案例白皮书
来源:VPI知识库 | 作者:VPI_LXJ | 发布时间: 2025-04-09 | 183 次浏览 | 分享到:
VPI是专注材料科学样品制备和真空镀膜系统的高科技企业,为全球多家高校、科研机构和企业提供真空镀膜设备与解决方案。某高校科研团队需在特殊基底上制备微米级厚度的某导电性极好的贵金属纯薄膜,但面临附着力不足、膜层氧化变色和厚度不均匀三大难题。VPI团队制定专项技术攻关计划,提出定制化解决方案,包括升级靶材尺寸与功率密度、采用旋转柱状样品台、优化工艺参数防氧化等。经理论计算与实验验证,该方案有效解决问题。技术分析表明,方案基于溅射工艺理论和实践经验,从多环节优化。实施后科研团队获高质量厚膜,膜层质量、附着力和稳定性提升,性能满足应用需求,客户满意度高,巩固了双方合作。此案例展示了VPI在高难度薄膜制备任务中的实力和服务水准,其产品体系完善,能满足不同需求。

VPI真空镀膜技术 应用案例白皮书

(通过定制化真空镀膜解决方案,成功克服客户在厚膜制备中面临的附着力不足、膜层氧化变色和厚度不均匀三大难题)

 

【引言】

作为一家专注于材料科学样品制备和真空镀膜系统的高科技企业,VPI(Vision Precision Instruments)自2004年成立以来,凭借专业团队和卓越产品,为全球3000多家高校、科研机构和企业提供了高质量的真空镀膜设备与解决方案。在真空薄膜沉积领域,某导电性极好的贵金属 薄膜因其高导电性和高反射率而备受关注。然而,要在微米级厚度范围内制备附着力强的厚膜,面临诸多技术挑战。

 

【背景】

VPI品牌与产品体系: VPI(Vision Precision Instruments)是中国真空镀膜行业的先行者,产品线覆盖高真空磁控溅射仪、直流离子溅射仪、蒸发镀膜仪等多种类型,满足不同材料和应用需求。其中,SD-900系列离子溅射仪和SD-900M磁控溅射仪是两款类似的镀膜仪:前者采用直流溅射技术,后者则结合磁控技术实现低温溅射,广泛应用于金属、半导体、绝缘体等薄膜制备。VPI设备具备操作简便、性能稳定的特点,并提供DC和RF溅射电源选择,可沉积导体或非导体材料,提升物理气相沉积(PVD)的性能。在扫描电镜(SEM)制样领域,小型离子溅射仪常用于镀金以提高样品导电性,而在功能膜材料研究中,则需要更高能量、更高真空度来沉积厚膜。我们始终以客户需求为研发起点,不断改进设备性能,为用户提供定制化的真空镀膜解决方案。

 

直流溅射与磁控溅射原理: 溅射镀膜是利用高能离子轰击阴极靶材,使靶材原子溅射到基片表面形成薄膜的PVD技术。当施加高压电场时,阴极发射的电子被加速,与低压惰性气体(如Ar)碰撞电离产生等离子体,正离子在1–3keV能量下轰击靶材,将靶原子击出。溅射出的原子在飞向基片过程中与气体分子碰撞散射,最终在基片上沉积形成致密薄膜,并具有很高的附着力。直流溅射(又称二极溅射)是最基本的溅射形式,但存在靶材溅射效率和基片受热的问题;磁控溅射则在靶材背后增加磁场以束缚电子轨迹,增大等离子体密度,从而在较低气压下提高溅射速率,同时避免高能电子直接轰击样品,使样品在镀膜全程保持冷态,克服了传统直流溅射对热敏样品的损伤。两种技术各有特点,如表1所示。

 

对比维度

磁控溅射 (VPI SD-900M)

直流溅射 (VPI SD-900)

等离子体特性

靶面等离子体密度高,电子受磁场束缚,基片受电子轰击少,温升低

无磁场辅助,离子在靶/基片间自由运动,基片可能受到部分轰击

离子/原子能量

溅射原子能量高,但基片表面附加离子轰击较弱,沉积动能相对较低

溅射原子能量高,且基片处于等离子体中,离子轰击更强,膜原子迁移能量更高

沉积速率

一般较快,在较低真空(高气压)下即可获得较大溅射电流

相对较慢,需要较高真空度维持放电,溅射电流密度略低

膜层致密度与附着力

薄膜较致密,但厚膜因基片缺乏额外能量辅助,可能出现较低附着力

膜层极为致密,附着力强,适合沉积厚膜

适用场景

热敏样品镀膜、常规导电镀膜(如SEM制样),对真空度要求不高

需要高致密度和附着力的功能薄膜,适用较高真空度要求的工艺

技术挑战

厚膜时可能膜应力大、附着力不足;高真空时磁控优势减弱

溅射速率偏低,纯金属靶(如银)易氧化,需要控制真空避免膜质变暗