真空镀膜之多弧离子镀

多弧离子镀又称电弧离子镀或阴极离子镀是以镀膜材料为阴极,阳极和真空室相连,阴极和阳极分别接到低压大电流直流电源的负极和正极。蒸镀时由于放电,在阴极表面上出现明亮的弧斑, 从而使阴极材料蒸发并电离, 形成金属等离子体。引弧电极与阴极靶表面接触和离开的瞬间,阴极和阳极之间形成稳定的自持弧光放电。电弧电流一般为几安至几百安,工作电压为10-25V,这时阴极表面的全部电流集中在一个或多个很小的部位 , 形成明亮的阴极弧斑 , 阴极弧斑的直径为0.01-100um, 并以高达100m/s的速度在阴极靶表面随机运动 , 也可以利用磁场控制阴极弧斑的运动。在阴极弧斑的前方是高密度的金属等离子体, 由于电子向阳极快速移动而使阴极斑点前方出现离子堆积即形成正空间电荷 , 从而在阴极附近形成极强的电场, 导致场电子发射以维持弧光放电。另外部分离子对阴极的轰击又使阴极斑点局部快速蒸发并在空间迅速离化,使这些阴极弧斑点变成微小蒸发源,这些微小蒸发源在磁场和屏蔽绝缘的作用下束缚在阴极靶面做无规则运动,从而形成大面积均匀的蒸发源,喷发出电子、离子、熔融的金属材料和原子。大部分是离子和熔融粒子,在偏压作用下,离子流在基体上凝聚成金属、合金或化合物薄膜。

该装置的优点是阴极电弧源既是蒸发源和离化源 ,又是加热源和轰击源,不用熔池,弧源可任意方位,多源布置。离化率高,一般可达60%-80%蒸发沉积速率快, 入射粒子能量高,沉积膜的质量和附着性能好。可蒸发各种导电材料,金属或合金, 成份不受限制。能进行反应镀膜,缺点是易于产生液滴,组织不致密。