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        磁控溅射铁磁性靶材存在的问题

        来源真空技术网www.ismp.tw真空技术网整理作者真空技术网

        电?#26377;?#24687;技术的快速发展对磁性薄膜磁性元器件产生了巨大需求磁性薄膜和磁性元器件的制备离不开原料FeCoNi等铁磁性金属及合金由于磁控溅射技术制备的薄膜纯度高结构控制精确因此磁控溅射是沉积高质量磁性薄膜来制造磁性元器件广泛采用的方法但是磁控溅射沉积磁性薄膜存在着铁磁性靶材难以正常溅射等问题这一困难阻碍了高性能磁性薄膜和器件的生产与应用

        磁控溅射铁磁性靶材存在的问题

        对于FeCoNiFe2O3坡莫合金等铁磁性材料要实现低温高速溅射沉积采用普通的磁控溅射方式会受到很大的限制这是由于采用上述几种材?#29616;?#25104;的靶磁阻很低大部分磁场如图1所示的那样几乎完全从铁磁性靶材内部通过使靶材表面上部的剩余磁场过小无法形成有效地电子束缚区域不可能形成平行于靶表面的使二次电子作圆摆线运动的强磁场使得磁控溅射不能进行此时磁控溅射?#32479;?#20026;效率很低的二极溅射使薄膜的沉积速度大大下降基片急剧升温

        磁控溅射铁磁性靶材存在的问题

        图1 磁力线通过铁磁性靶材示意图 (C为磁力线通道的中线轴)

        相比普通靶材除了磁屏蔽效应外在溅射铁磁性材料时等离子体磁聚现象变得更加?#29616;ء?#22914;图2所示图2 (a) 中的点1和点3是磁力线通道中线轴C两边的点在溅射时由于电场和磁场共同存在处于点1和点3位置的电子受到库仑力和洛仑兹力的作用而向磁力线通道的中线轴C处运动处于点2位置的电子不受横向力的作用

        因此溅射时中线轴处的等离子体最多在靶材相应位置的溅射最为激烈溅射率也最大这种情况在所有的靶材溅射中均存在但是在溅射铁磁性靶材时等离子体磁聚现象更加?#29616;ء?/p>

        从图2(d) 可见由于等离子体磁聚现象首先在磁力线通道中线处出现溅射沟道原从铁磁靶材内部通过的磁力线就将从沟?#26469;?#22806;泄出来溅射的沟道越深外泄的磁力线越多磁力线中轴处的磁场强度越大从而使更多的电子在磁力线中轴处磁聚更多的等离子体在磁力线中轴处产生于是沟?#26469;?#30340;溅射率就越大最终导致沟?#26469;?#30340;靶材更快被溅穿由于铁磁性靶材内部通过的磁力线?#23545;?#22810;于普通靶材所以其磁力线外泻的更多磁力线中轴处的磁场强度更大沟?#26469;?#30340;溅射刻蚀速率更快

        磁控溅射铁磁性靶材存在的问题

        图2 铁磁性靶材溅射时的等离子体磁聚现象F-靶材表面众多磁力线的一条

        (a) 靶面上部的磁力线通道(b) 开始溅射时的靶材磁场(c) 溅射一?#38382;?#38388;之后的靶材磁场(d) 即将刻蚀透的靶材磁场

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