과학자 들 이 자석 분출 을 이용 한 얇은 필름 기술 을 발전 시킨다

스마트 폰 화면 에 있는 고화질 보호 필름 이나 자동차 창문 에 있는 자외선 차단 코팅 을 상상 해 보십시오. 이 놀라운 얇은 필름 이 어떻게 만들어지는지 생각해 본 적 있습니까?그 해답 은 아마도 '마그네트론 스프터링'이라는 매력적 인 기술 에 있습니다. 과학 소설 이 아닙니다., 하지만 실제 세계에서 선진적인 얇은 필름 퇴적 기술입니다. 알케미스트처럼 행동하며, 평범한 재료를 기능적인 코팅으로 변환합니다.

이 이야기 는 "스프터링" 현상 으로 시작 됩니다. 간단히 말해서, 이 현상 은 고 에너지 입자 (보통 가스 이온) 로 물질 ("목적"이라고 불리는) 을 폭격 하는 것 을 포함한다.이 이온들은 미세한 발사체처럼 표면을 타격합니다.충분한 에너지로, 그들은 목표물물로부터 원자를 제거할 수 있다. 이 추출된 원자들은 그 다음 기판 (보여질 대상물질) 으로 이동하여 그 표면에 얇은 필름을 형성한다.

19세기에 발견된 스프터링은 1940년대까지 다이오드 스프터링 기술로 상업적으로 적용되지 않았습니다.초기 다이오드 스프터링은 비효율적이었다 - 느린 퇴적율과 높은 비용은 도입을 제한했다.

1974년 매그네트론 스프터링 기술이 등장하면서 풍경은 급격히 바뀌었습니다. 이는 퇴적 효율을 위해 "터보 충전기"처럼 작용했습니다.이 기술의 핵심 혁신은 전자를 압축하기 위해 자기장과 전기장을 사용하는 것입니다.이것은 기체 원자와의 전자 충돌을 극적으로 증가시킵니다.더 많은 이온을 생성하여 목표물을 폭격하고 결과적으로 분출 효율을 향상시킵니다..

다른 진공 퇴적 방법과 비교하여, 마그네트론 분사 는 명확한 장점을 제공합니다: 더 빠른 퇴적 속도, 더 넓은 재료 호환성 (금속, 합금 및 세라믹 포함),그리고 뛰어난 필름 균일성이 혜택은 산업 전반에 걸쳐 널리 채택되었습니다.

• DC 마그네트론 스프터링:직류 전력을 사용하는 가장 간단한 형태이지만 전도성 물질로 제한됩니다.
• 펄스 DC 스프터링:전하의 축적을 방지하기 위해 주기적으로 전원을 전환하여 DC 제한을 해결하여 전도성 없는 물질의 퇴적을 가능하게합니다.
• RF 마그네트론 스프터링:최대 재료 유연성 (금속, 반도체, 세라믹 및 폴리머 포함) 을 위해 고주파 교류를 사용하지만 장비 비용과 운영 복잡성이 높습니다.

선택은 특정 요구 사항에 따라 달라집니다: 경제적인 전도성 재료 코팅을위한 DC, 중간 효율을 가진 단열기에 대한 펄스 DC 및 더 높은 비용으로 가장 광범위한 재료 호환성을위한 RF.

현미경 수준에서, 마그네트론 스프터링은 오염을 최소화하기 위해 고 진공 챔버 내에서 작동합니다. 표적 물질은 카토드에 장착되며 기판은 아노드에 있습니다.아르곤 가스를 넣은 후, 전극 사이의 높은 전압은 가스를 이온화하여 양성 이온과 전자를 포함하는 플라스마를 만듭니다.

자기장은 전자들을 표면 근처에 묶어 놓고 아르곤 원자와 충돌하여 더 많은 이온을 생성하여 표적을 폭격합니다.얇은 필름을 형성하는전압, 전류, 가스 압력 및 온도의 정확한 제어로 필름 두께, 구성, 구조 및 특성을 조정 할 수 있습니다.

스프러팅 가스의 선택은 기질 물질과 원자 무게에 달려 있습니다. 가벼운 기체는 네온을 사용할 수 있으며 더 무거운 기체는 젠론 또는 크립톤을 사용합니다.산소나 질소와 같은 반응성 가스를 도입하면 "반응성 스프터링"이 가능해집니다., "목적 원자가 화학적으로 반응하여 산화물 또는 질소 필름을 형성합니다.

• 컴퓨터 하드 드라이브:극히 얇고 균일한 자기 기록 층을 저장하는데 중요합니다.
• 반도체 제조:금속 연결, 단열층, 장벽층을 포함한 다양한 필름을 저장합니다.
• 광학:반사 방지 코팅, 거울, 안경, 카메라, 망원경 필터
• 마이크로 일렉트로닉:얇은 필름 저항기, 콘덴서 및 센서를 제조합니다.
• 직물:항생물, 자외선 보호 또는 전도성 특성을 위해 기능적인 금속/오산화 코팅을 적용합니다.
• 가공:착용 저항성 코팅으로 도구 / 곰팡이 내구성을 향상시킵니다.

핵심 목표는 전력, 압력, 온도 및 지속 기간의 정확한 통제를 통해 균일하고 밀도가 높은 고성능 필름을 형성하는 것입니다.플라즈마 에칭) 은 필름 접착력을 향상시킵니다..

마그네트론 스프터링은 물질 제한이 거의 없습니다. 금속, 합금, 세라믹, 폴리머, 심지어 바이오 재료도 목표물로 사용될 수 있습니다.우수한 구성 제어 및 강한 기판 접착력, 그것은 예외적으로 다재다능합니다.

대안과 비교하면, 마그네트론 스프터링은 넓은 면적의 일률성, 대량 생산 능력, 그리고 상대적으로 낮은 유지 보수로 우수한 비용 효율성을 제공합니다.RF 마그네트론 스프터링은 전도성 요구 사항을 제거함으로써 물질의 제약을 더욱 감소시킵니다..

• 높은 예금율
• 우수한 컨포머스 커버리
• 높은 필름 순도
• 강한 접착력
• 우수한 균일성
• 낮은 온도 가공

1. 기판 준비:장착을 고정하여 퇴적 중에 움직임을 방지합니다.
2. 진공 처리:로드 잠금 시스템을 통해 진공 방으로 전송
3. 스프터 총 설정:자석으로 장착된 목표물 설치
4. 가스 도입:아르곤 흐름 시작 (다른 기체는 바람직하지 않은 반응을 일으킬 수 있습니다.)
5. 선발 스프터링:목표물과 기판을 청소하기 위해 점차적으로 힘을 늘려
6. 플라즈마 형성:자기적 격리 때문에 고밀도의 이온화가 목표 근처에 발생합니다.
7. 이온 폭격:양성 이온은 음전하의 표적을 향해 가속됩니다.
8. 영화 성장:중립 표적 원자는 기판에 저장됩니다.
9. 영화 제작:마이크로 규모의 코팅 개발
10. 플라즈마 광고에너지 입자 충돌의 눈에 보이는 표시

최첨단 얇은 필름 기술로서, 마그네트론 스프터링은 현대 과학과 산업에서 중요성이 계속 증가하고 있습니다.물질 기능에 혁명을 일으킬 수 있고 일상 생활을 향상시킬 수 있습니다.이 놀라운 기술은 "알케미"를 현실로 만들어, 복잡한 물리 원리를 통해 기초 물질을 특별한 코팅으로 변환시켜 계속 탐구할 가치가 있습니다.