文档介绍：-
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近代物理实验
磁控溅射镀膜
宋爽核12 2021011723
指导教师：王合英 2021-5-24
【摘要】
本实验根据气体辉光放电和磁场约束电
由图可知，随着温度上升，气压迅速升高，随后气压降低至不变，至温度稳定后，气压持续降低。
基片暴露在空气中会吸附气体分子〔主要是水蒸气〕，在基片加热的过程中这些吸附的分子会迅速释放出来导致迅速气压上升，这就解释了曲线前面的上升段。当气体大局部释放完后，气体释放速率降低，并且气体温度上升与真空泵抽气平衡，气压根本不变，温度上升至接近指定温度时，温度上升速率减慢，低于真空泵抽气速率，气压开场下降且到达指定温度后，温度根本不变，下降速率越来越快。
2、镀膜速率与溅射气压的关系
用30秒膜厚度的增长量来度量溅射速率，在溅射电流I= ，靶磁场电流I=，
得到图像：
图4 溅射气压和溅射速率的关系
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由图可知，在一定围，溅射气压越大，溅射速率越小。
分析：
气压越大，真空室氩气分子密度就越大，镀膜材料分子运动的平均自由程就越小，即材料分子在飞往基片过程中更容易与氩气分子碰撞，导致到达基片的材料分子减少，故气压大溅射速率低。
3、镀膜速率与溅射功率的关系：
用60秒膜厚度的增长量来度量溅射速率，溅射气压P=，靶磁场电流I=
得到图像：
图5 溅射功率和溅射速率的关系
y=*，r=
由图可知，在一定围，溅射电流〔溅射功率〕越大，溅射速率越大，且成线性关系。
分析：
溅射电流的提高，轰击靶材料的氩离子的浓度提高，就会有更多的靶材料被溅射出来；另外，溅射粒子的能量也提高，使薄膜与基片的附着力增加，加快了薄膜的形成速率。而讲义上说溅射速率与溅射功率根本成正比关系，实验结果与此符合得较好。
需要注意的是，溅射时电流与电压之间的关系遵循公式：I=KVn，而式中的参数K、n与气压、靶材料、磁场和电场有关，实验中注意到靶磁场的增大会使溅射电压减小，因此猜测靶磁场增大会使K增大。
对于靶材蚀刻跑道的讨论：
由于试验用的铜靶使用时间很长，靶面上留下了很深的蚀刻轨道。蚀刻跑道形状如图6，截面如图8(b)所示，这是由于沿靶面一圆周上径向有一如图7的镜像磁场，使电子被约束在跑道宽度，假设在 * = ±a 处是临界磁约束点, 即电子在此区域被约束来回反射。但能被约束的电子并不都是在 * = ±a 处才反射, 也即是说电子的横向宏观振荡半径并不都是a, 而是 0 ～ a 均可发生, 因此在* = ±a 区域各处电子的浓度并不一样, 显然 * = 0 处是所有受约束的电子运动的必经之路, 浓度最大, 越往±a 处能到达的电子数目越少, 其浓度也就越小(但不能认为该处的浓度为零) , 可以近似认为符合高斯分布, 如图 8(a) 所示。
随着刻蚀的加深, 靶面下降, 更强的磁力线露出靶面(需要说明的是, 磁力线本身的分布并不因溅射而有所改变) , 约束力增强, 临界约束半径减小即约束区域变窄, 于是溅射区域也随之变窄。如此长期作用下去, 刻蚀跑道的形状就自