物理气相沉积中等离子体参数表征的研究进展

作者：曲帅杰; 郭朝乾^*; 代明江; 杨昭; 林松盛; 王迪; 田甜; 石倩

来源：表面技术, 2021, 50(10): 140-185.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.10.012

• 物理气相沉积
• 薄膜
• 等离子体参数
• 电弧离子镀
• 磁控溅射
• 发射光谱法
• Langmuir探针

物理气相沉积作为制备表面防护薄膜的重要方法,一直是表面薄膜领域研究重点,而物理气相沉积中等离子体作为直接影响薄膜性能的关键因素,其参数的表征对优化沉积工艺和提高薄膜性能具有重要指导意义。概述了常用物理气相沉积方法及其发展,包括电弧离子镀、磁控溅射和电弧磁控复合技术的原理及发展历程。归纳了目前生产中常用的等离子体参数表征方法——Langmuir探针法、汤姆逊散射法、微波干涉法和发射光谱法,阐明了这些表征方法诊断等离子体参数的原理,分析了不同表征方法的优缺点和存在的主要问题,并对常用物理气相沉积中等离子体参数表征相关研究的发展和现状作了综合论述和总结,分别整理了电弧离子镀和磁控溅射中等离子体参数诊断的发展历程和近期研究。两种物理气相沉积方法最常用的等离子体参数表征方法都是Langmuir探针法和发射光谱法,早期的研究侧重于探索等离子体瞬态参数和薄膜结构性能的关系。随着现代技术的进步,早期诊断方法不断与新技术融合,研究方向也逐渐偏向于研究等离子体参数的时间变化和优化薄膜工艺、性能评价方法。最后分析了当前物理气相沉积中等离子体参数表征存在的问题和不足,展望了等离子体参数未来的研究趋势。

• 单位
  广东省现代表面工程技术重点实验室; 中南大学; 广东省科学院