非对称脉冲磁控溅射的工作原理

　　脉冲磁控溅射一般使用矩形波电压，这不仅是因为用现有的电子器件采用开关工作方式可以方便地获得矩形波电压波形，而且矩形波电压波形有利于研究溅射放电等离子体的变化过程。图1为用于脉冲溅射的矩形波电压波形，脉冲周期为T，每个周期中靶被溅射的时间为T-ΔT，ΔT为加到靶上的正脉冲时间 (宽度) 。V和V分别为加到靶上的负脉冲与正脉冲的电压幅值。为了保持较高的溅射速率，正脉冲的持续时间ΔT要远小于脉冲周期T。

　　为了能在较短的ΔT时间内完全中和靶面绝缘层上累积的正电荷，靶面上的正电压V不能过低，但一般也不高于100V。由于所用的脉冲波形是非对称性的，因此得名为非对称脉冲磁控溅射。

图1 用于脉冲反应溅射的矩形波电压波形

　　脉冲溅射与中频双靶溅射不同，它一般只使用一个靶。采用脉冲反应磁控溅射技术，P.F rach等实现了长时间稳定的Al2O3薄膜沉积，沉积速率达到240 nm/min，制备的Al2O3薄膜厚度达50μm。由于成功地消除了靶的打火，Al2O3薄膜中的缺陷减少了3~4个数量级[12]。脉冲反应磁控溅射在沉积Si O2、Ti Ox、Ta Ox、Si Nx、DLC、Al2O3、ITO等多种薄膜的过程中都显示了它的优越性。

　　脉冲溅射对于靶材的散热更有利，也就是有可能以高功率脉冲供电，因此，溅射工艺有更大的选择性和灵活性。中频交流磁控溅射技术和非对称脉冲溅射技术的出现，为化合物反应溅射成膜技术实现工业化奠定了基础。