一篇文章让你了解何为“磁控溅射靶材”
当你在智能手机或平板电脑，用手指轻轻一划，就会出现各种页面，这就是屏幕上一种透明导电薄膜的功劳。
本期MEMS技术的小编就带你认识用于生产透明导电薄膜的磁控溅射靶材。它是众多溅射靶材中发展最为迅速且应用较广的一种靶材，目前广泛应用于平板显示、节能低辐射玻璃、LED、半导体元器件等行业。
1.磁控溅射靶材的分类
根据材料的成分不同，靶材可分为金属靶材、合金靶材、无机非金属靶材等。其中无机非金属靶材又可分为氧化物、硅化物、氮化物和氟化物等不同种类靶材。
根据几何形状的不同，靶材可分为长（正）方体形靶材、圆柱体靶材和不规则形状靶材；此外，靶材还可以分为实心和空心两种类型靶材。
目前靶材最常用的分类方法是根据靶材应用领域进行划分，主要包括半导体领域应用靶材、记录介质应用靶材、显示薄膜应用靶材、光学靶材、超导靶材等。
其中半导体领域用靶材、记录介质用靶材和显示靶材是市场需求规模最大的三类靶材。
2.磁控溅射靶材的应用领域
磁控溅射靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息储存、液晶存储、液晶显示器、电子控制器件等，亦可应用于玻璃镀膜领域，还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、化学电镀、金属泡沫材料、高档装饰用品等行业。
2.1信息存储产业
在信息存储产业中，使用溅射靶材制备的相关薄膜产品有硬盘、磁头、光盘（CD-R，CD，DVD）、磁光相变光盘（MO，C-RW,DVD-KAM）。
2.2集成电路产业
集成电路用靶材在全球靶材市场中占较大份额。其溅射产品主要包括电极互相连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光盘掩膜、电容器电极膜、电阻薄膜等。
2.3平面显示器产业
平面显示器包括：液晶显示器（LCD）、等离子体显示器（PDP）、场致发光显示器（E-L）、场发射显示器（PED）。目前，在平面显示器市场中以液晶显示器LCD市场最大,份额高达80%。
2.4光学薄膜行业
玻璃镀膜采用的靶材主要有：In2O3、SnO2、Co-Cr、Cu、Cr、Ni、Sn等。汽车后镜用靶材主要有：Cr、Al、SnO2、TiO2等。
3.磁控溅射靶材的制备方法
磁控溅射靶材的制备技术方法按生产工艺可分为熔融铸造法和粉末冶金法两大类，在靶材的制备过程中，除严格控制材料的纯度、致密度、晶粒度以及结晶取向之外，对热处理工艺条件、后续成型加工过程亦需要加以严格的控制，以保证靶材的质量。
3.1熔融铸造法
与粉末冶金法相比，熔融铸造法生产的靶材产品杂质含量低，致密度高。
3.2粉末冶金法
通常，熔融铸造法无法实现难熔金属溅射靶材的制备，对于熔点和密度相差较大的两种或两种以上的金属，采用普通的熔融铸造法，一般也难以获得成分均匀的合金靶材；
对于无机非金属靶材、复合靶材，熔融铸造法更是无能为力，而粉末冶金法是解决制备上述靶材技术难题的最佳途径。同时，粉末冶金工艺还具有容易获得均匀细晶结构、节约原材料、生产效率高等优点。
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第 30 卷 　第 2 期 稀 　有 　金 　属 2006 年 4 月 Vol . 30 №. 2 CHINESE JOURNAL OF RARE METALS Apr .
溅射法镀二氧化钛薄膜靶材及工艺研究进展① 1 ,2 1 1 1 2 1 ,2
赵 　鑫 , 王星明 , 黄松涛 , 储茂友 ,
郭 　奋 , 王赞海 1. 北京有色金属研究总院矿物资源与冶金材料研究所 , 北京 100088 ; 2 . 北京化工大学教育部超重力研究
中心 , 北京 100029 摘要 : 介绍了溅射法镀膜的基本原理 , 阐述了溅射法镀二氧化钛薄膜用靶材及相应溅射镀膜工艺的研究现状 。溅射镀 TiO 薄膜用靶材主要有 2 金属钛 、二氧化钛和“非化学计量”二氧化钛靶材 3 大类 。由于钛的氧化态及靶材导电性不同, 它们对溅射工艺 如溅射气氛等 有一定具体的
要求 , 通过对靶材和相应工艺进行分析比较 , 指出应用“非化学计量”靶材是溅射法制备二氧化钛薄膜技术发展的重要方向。
关键词 : 溅射 ; 靶材 ; 二氧化钛薄膜 中图分类号 : O64332 　　文献标识码 : A 　　文章编号 :0258 -
04 μ 二氧化钛薄膜在 0. 4～3 m 波长范围内具有良好 优缺点和发展趋势 。 λ
的透过性和高折射率 当 500 nm 时, n
当 1 　溅射镀膜工艺
μ 2 m 时,
2. 2 , 而且机械性能优良、抗腐蚀能
力强[1～3]
, 可用于复合光学镀膜以生产低辐射玻璃和 溅射镀膜法[ 19 ] 是利用直流或高频电场使惰性
减反射玻璃 。另一方面 , 二氧化钛薄膜具有光催化性 气体发生电离 , 产生辉光放电等离子体 , 产生的正
, 在光催化净化和光化学太阳能电池等环境自净 离子高速轰击靶材 ,
使靶材上的原子或分子溅射
工业中, 是应用最广泛的材料之一[5]
。 出来 , 然后沉积到基体上形成薄膜 。目前主要的溅 应用溅射镀膜技术 , 可在玻璃 、塑料和金属上 射方法可分为以下 4 种 : 1
直流溅射 ; 2 射频溅
镀各种金属 、介电材料的复合膜 ,
以起到太阳能控 射 ;
磁控溅射 ; 4
反应溅射 。另外 ,
制 、低辐射 、阻止反射 、电磁界面 、透明半导体以 上述方法结合起来构成某种新的方法 。比如 , 将射
及其它很多方面的作用 。 频溅射技术和反应溅射技术结合起来就构成了射 二氧化钛薄膜的制备方法很多 ,
如溶胶凝胶 频反应溅射的方法 。图 1 以磁控溅射为例来说明溅
、化学气相沉积[7 ]
、蒸发沉积[8 ]
、离子束辅助 射镀膜的原理[20 ]
。 [9 ] [ 10～12 ] 如图 1 所示 ,
电子在电场 E 作用下加速飞向
和溅射沉积等 。其中溅射沉积具有以
下主要优点 :
能够使材料均匀地按照合适的比 基体的过程中与氩原子发生碰撞 。若 电子具有足
例镀在基体表面上 ; 2
有足够的能量确保形成密
实结构 ; 3
可在大面积范围得到厚度和性质均一
的薄膜 ; 4
溅射参数简单可控 。因此这种方法受
到广泛关注[ 13～16 ]
, 溅射技术已经有了30 多年的历
史 , 它一直是大面积精确控制薄膜沉积中很受青
睐的技术[ 17 ]
。为了提高生产效率 ,
二氧化钛薄膜
的迅速沉积是一个至关重要的课题[ 18 ]
。 本文介绍了溅射法镀二氧化钛薄膜的研究现 图 1 　磁控溅射工作原理示意图
状 , 探讨了实施溅射镀二氧化钛薄膜各类方法的 Fig. 1 　Schematic of work principle of magnetron
sputtering ①
收稿 日期 : 2005 -
22 ; 修订日期 : 2005 -
07 - 15 基金项 目:
国家 863 计划项 目
作者简介 : 赵 　鑫
内蒙古乌海人 , 硕士研究生 ; 研究方向: 功能材料 通讯联系人
Email : zericx @163 . com 30 卷 178 稀 　有 　金 　属 + [30 ,31]
够的能量 约为 30
则可电离出Ar
和另一个 的沉积速率 。Ohno 等 采用中频反应双极磁
电子 , 该电子飞向基体 , 而Ar + 在电场 E 作用下加 控溅射 ,
为靶材 , 以未加热的非碱 性玻璃为
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