磁控溅射法制备钼薄膜的研究现状

杨康

摘要：薄膜是一种薄而软的透明薄片，用塑料、胶粘剂、橡胶或其他材料制成。由于组成材料的不同，薄膜有很多种，有塑料薄膜、尼龙薄膜、超导薄膜等等，被广泛应用于电子电器、机械、印刷等行业，为行业发展提供了基础材料。随着现代科技的飞速发展，社会各个领域都得到了长足的发展，对薄膜的性能与应用也提出了新的要求，薄膜质量的好坏与应用与制作薄膜材料的物理性能、结构和薄膜成分有莫大的关联，直接决定薄膜是否能应用于实际生产生活中。在实际应用中，发生磨损经常是导致薄膜无法继续使用的主要原因之一，金属钼具有良好的耐热性，在工业领域，应用磁控溅射法制备钼薄膜能够最大程度减少薄膜的破损程度。本文针对磁控溅射法制备钼薄膜的应用与研究现状进行了探讨，仅供参考。

关键词：磁控溅射法;钼;薄膜;制备

磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极（柱状靶或平面靶）和阳极（镀膜室壁） 之间施加几百K 直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。应用磁控溅射法通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，就可以获得不同材质和不同厚度的薄膜，而应用磁控溅射法制备的钼薄膜无论是性能，还是在实际应用中都具有明显的优势。钼薄膜在集成电路、发光二极管中都有应用，在工业生产领域中占据着重要的地位，而对于钼薄膜的研究也是促進其在工业领域发展的重中之重，对钼薄膜多方面、多种性能的研究，才是促进其功能发展的重要工作。磁控溅射法是一种很普遍的制备钼薄膜的方法，但是在其制备的过程中由于涉及多方面的材料与工艺，制备过程中对于外部条件的要求较多，如果材料与环境不适合或者不符合，那么就会影响薄膜的质量。

一、基地对磁控溅射制备Mo薄膜的影响

1.1基地表面预处理对Mo薄膜的影响

薄膜沉积是薄膜制作过程中一项重要的工序，在薄膜沉积前，基地对其有重要的影响作用，基地表面的清洁度、表面附着物以及杂质的影响都会对薄膜的质量产生一定的影响。因此，在薄膜沉积前，一定要对基地表面进行预处理，对基底表面的附着物进行处理，包括附着在基底表面的油污、氧化物、锈蚀、灰尘等杂质，都要清理干净，其目的是提高膜基的结合力，如果两者的结合力不强，或者在薄膜沉积的过程中基底表面有附着物，那么就会影响薄膜最终形成的质量，最终形成的薄膜表面会有漏洞、针孔状的小洞，从而导致薄膜的密度下降，对其在实际应用中产生影响。事实上，利用磁控溅射法制备钼薄膜是一个化学反应的过程，在制备的过程中，任何因素或者含量的多少都会影响其最终产品质量的好坏。薄膜在基底形成的过程中，无论是化学物质，还是表面的垃圾等等都会对钼薄膜晶核的大小产生影响。其次，还要对基底表面的粗糙程度进行要求，会影响沉积薄膜的密度，如果太过于粗糙，那么薄膜在形成的过程中就会形成针孔，会使其质量不达标。

1.2不同基底上沉积Mo薄膜的组织及性能的差异

不同的基底表面状态、表面扩散激活能都有不同，而在不同基底上沉积薄膜，对其形成的组织及性能也会有不同。学者在这方面做了大量的实验，对在不同基底上形成的薄膜进行组织与性能上的检验，最终发现：钼薄膜在非晶玻璃基底表面更容易长大，形成的薄膜结晶性更好。在薄膜沉积的过程中，基底必须与薄膜的晶格相匹配，只有相匹配才能形成质量较好的薄膜。而在PI基底沉积的钼薄膜就因为晶格不匹配产生内应力，最终形成的薄膜容易脱落或者开裂，质量不达标，因此，在薄膜选择基底沉积时，一定要选择与薄膜晶格相匹配的基底。对于基底的选择，要根据瓣膜的特性或者特定的用处选择合适的基底，无论是粘附性，还是电学性能，其基底必须是适合薄膜晶核的成长，晶核的成长直接决定了薄膜最终的质量是否能够达标。

1.3基地预热温度对Mo薄膜组织及性能的影响

除了基底表面附着物的影响外，基底预热温度的高低也是影响磁控溅射法制备钼薄膜的因素之一，基底温度如果较高，那么粒子迁移能力就会提高，进而基体原子在薄膜表面的附着力也会提高，进而提高薄膜的附着力，另外，粒子表面附着力增强，也会影响薄膜晶核的大小，粒子的迁移能力增强，也会让薄膜表面每一处的粒子都均匀的铺散在薄膜表面。相应的，基底的预热温度也不是越高越好，如果温度过高，那么就会破坏粒子本身的行动轨迹与物理性质，温度过高会使薄膜内部粒子的尺寸过大，薄膜内部的力无法释放，就会造成薄膜表面开裂或者张开。因此，对于基底预热温度一定控制在一定范围之内，过高过低都会影响薄膜表面的密度，进而影响薄膜的质量与使用。通过大量的实验研究证明，基底预热温度要在150℃，当温度能够达到150℃时，薄膜无论是表面，还是其晶核的成长环境都是最好的，在这个温度下生长出来的薄膜密度、质量都能达到最佳。

二、靶材对磁控溅射沉积薄膜的影响

2.1靶材组织对沉积薄膜的影响

利用磁控溅射法制备钼薄膜的过程中，靶材是其中一个重要的材质，在钼靶材上才能形成薄膜，而通过多年的实战经验与大量的实验证明，靶材内部组织对沉积薄膜会产生一定的影响，大量实验也足以证明。在实验中控制设备、溅射工艺等条件相同，在改变靶材组织的前提条件下验证不同靶材组织对于沉积薄膜的影响大小。实验结果也证明，靶材组织对薄膜表面及薄膜截面形貌的影响较小，不会产生较大的影响。同样的，在薄膜晶核成长的过程中，靶材组织的不同也对其产生的影响不大，不同靶材组织利用磁控溅射法形成的钼薄膜均表面出一致的功能应用。

2.2靶材热处理温度对沉积薄膜的影响

同样的，靶材组织热处理的温度也会对沉积薄膜产生影响，在控制其他条件不变的前提下，设置不同程度的温度对靶材进行1个小时的热处理，以相同的工艺方法，探究热处理温度对于沉积薄膜的影响。而经过实验证明，不同温度下的靶材组织都具有择优性能，同时择优取向还会随着温度的升高而逐渐增大，但相同的是在不同温度下，沉积的薄膜晶核都明显带有T型组织结构。而是要数据表明，靶材热处理温度处于1200℃时，靶材具有较好的溅射率，且形成的薄膜导电性和形貌也最好，具有全面的择优性能。

小结：薄膜在多个领域中都有应用，制备薄膜的材料有很多种，被应用于不同的行业领域。而金属钼由于其特殊的物理性质与化学性质能制备形成薄膜应用于我们的日常生活中，一般都会采用磁控溅射法制备钼薄膜，在其制备过程中，基底表面附着物、预热温度和不同基底材料都会影响薄膜最终的质量形成。此外，还研究了靶材对于薄膜形成的影响，包括不同的靶材组织、热处理温度等都会对其产生影响。利用磁控溅射法制备钼薄膜要控制好过程中的变量，对每一步骤都要严格把控好才能形成最终的钼薄膜。最后，还要对钼薄膜进行质量检验，对不符合质量检验的薄膜要及时淘汰。在原有工艺的基础上不断研发改进，发现其中的缺点与漏洞，继续研发出新材料的薄膜才是广大学者的重要工作。

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