Phương pháp lắng đọng phún xạ cho phim hợp kim

Để giảm số lượng các mục tiêu được sử dụng trong hệ thống phún xạ, một mục tiêu được giả thiết là các bộ phim hợp kim phún xạ và lắng đọng đáp ứng các yêu cầu về thành phần và hiệu suất. Vì vậy, các mục tiêu hợp kim, các mục tiêu inlay tổng hợp và phún xạ đa mục tiêu có thể được sử dụng trong trường hợp này.

Nói chung, trong trạng thái xả ổn định, theo thành phần của mục tiêu, các nguyên tử cấu thành khác nhau tương ứng bị phún xạ. Một ưu điểm của lớp phủ phún xạ so với sự bay hơi chân không và mạ ion là sự khác biệt giữa thành phần của lớp màng và mục tiêu là nhỏ và thành phần lớp phủ ổn định hơn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, do hiện tượng phún xạ lựa chọn các thành phần cấu tạo khác nhau, tỷ lệ phún xạ ngược khác nhau và lực bám dính của màng, thành phần của lớp màng và mục tiêu có thể rất khác nhau. Khi sử dụng loại hợp kim này, để thu được màng của các thành phần nhất định, nhiệt độ của bề mặt cần được giảm càng nhiều càng tốt để giảm sự khác biệt về tỷ lệ bám dính ngoài việc xây dựng mục tiêu cụ thể theo thí nghiệm và giảm thiểu nhiệt độ của mục tiêu. Ngoài ra, các điều kiện xử lý thích hợp sẽ làm giảm hiệu ứng phún xạ ngược trên phim.

Trong một số trường hợp, rất khó để chuẩn bị một mục tiêu hợp kim đồng bộ diện tích lớn hoặc một mục tiêu hợp chất. Vì vậy, mục tiêu khảm tổng hợp bao gồm các phần tử đơn lẻ có thể được sử dụng. Thành phần bề mặt của đối tượng được thể hiện trong hình 1. Trong số đó, cấu trúc khảm hình quạt (d) là hiệu quả nhất, nó rất dễ dàng để kiểm soát thành phần của bộ phim, và độ lặp lại cũng tốt. Về nguyên tắc, không chỉ các hợp kim nhị phân, mà còn cả các màng hợp kim bậc bốn, bậc bốn có thể được thực hiện bằng phương pháp này.

Hình 1. Mục tiêu tổng hợp trong cấu trúc khác nhau

(a) Mục tiêu khảm vuông (b) Mục tiêu khảm tròn (c) Mục tiêu khảm tròn nhỏ (d) Mục tiêu khảm hình quạt

Cấu trúc của phún xạ đa mục tiêu được thể hiện trong Hình 2. Chất nền được xoay trên hai hoặc nhiều mục tiêu, và độ dày lắng đọng của mỗi bộ phim được kiểm soát thành một hoặc nhiều lớp nguyên tử, và bộ phim sẽ luân phiên được lắng đọng, để có thể thu được một phim ghép. Ví dụ, bộ phim đơn tinh thể In1-xGax Sb được chuẩn bị bởi các mục tiêu InSb và GaSb. Mặc dù thiết bị này phức tạp nhưng có thể thu được bất kỳ bộ phim thành phần nào bằng cách điều khiển tốc độ quay của đế và thay đổi điện áp áp dụng cho từng mục tiêu. Các thông số này có thể được điều khiển theo thời gian sơn, thành phần của màng được thay đổi theo chiều dày màng và có thể thu được cấu trúc siêu phẳng.

Hình 2. Sơ đồ sơ đồ cấu trúc phún xạ đa mục tiêu

Phương pháp cathode phụ thường được sử dụng khi sự khác biệt giữa các thành phần của bộ phim là lớn. Mục tiêu catốt chính được làm bằng thành phần chính của hợp kim, và mục tiêu catốt phụ trợ được tạo thành từ thành phần phụ gia của hợp kim. Mỗi mục tiêu được phun ra đồng thời để tạo thành bộ phim hợp kim. Bằng cách điều chỉnh dòng điện của mục tiêu catốt phụ trợ, số lượng thành phần được thêm vào trong màng hợp kim có thể được thay đổi tùy ý.