高功率脈沖磁控濺射(HiPIMS)技術
HiPIMS是一種在傳統(tǒng)磁控濺射基礎上發(fā)展的先進技術。傳統(tǒng)磁控濺射通過在靶材附近產(chǎn)生高密度等離子體,實現(xiàn)了超越傳統(tǒng)二極濺射的沉積速率。雖然增加陰極功率可進一步提升等離子體密度,但由此產(chǎn)生的熱量積聚問題阻礙了其實際應用。
HiPIMS技術通過向陰極施加一系列短促而強烈的脈沖解決了這一難題。在脈沖期間,數(shù)千瓦至兆瓦級的峰值功率可產(chǎn)生極端稠密的等離子體。為規(guī)避過熱問題,這些脈沖以極低的占空比發(fā)射,使熱量和平均工作功率始終維持在可控水平。
電離物理氣相沉積特性
HiPIMS等離子體能使濺射原子實現(xiàn)高度電離。當電離原子比例超過中性粒子時,該過程即稱為電離物理氣相沉積。電離沉積流具有多重優(yōu)勢:增強反應活性、提高薄膜致密性與硬度,并能實現(xiàn)高深寬比結構的完美臺階覆蓋與共形沉積。
反應濺射工藝突破
HiPIMS賦予的高能量為反應濺射創(chuàng)造了新可能:濺射材料離子攜帶足夠動能,可與通入腔室的氮氣/氧氣等反應氣體直接化合。傳統(tǒng)制備氮化物/氧化物的反應工藝常需高溫環(huán)境提供反應能量,這會降低產(chǎn)效且與某些基材/工藝不兼容。而HiPIMS產(chǎn)生的稠密電離流無需高溫即可完成反應,顯著提升生產(chǎn)效率并拓寬工藝適應性。
增強型HiPIMS薄膜技術
通過多種技術手段可調(diào)控電離羽流的運動方向:
應用領域
?切削工具
為鉆頭、銑刀等涂覆TiN、TiAlN、CrN等納米結構涂層,顯著提高硬度、耐磨性和耐高溫氧化性能。
?成型模具與精密部件
應用于注塑模具、沖壓模具及軸承、傳動部件表面,減少摩擦磨損,抵抗塑性變形。
?精密光學薄膜
制備高質(zhì)量的保護膜、介電膜層,具有低吸收、低散射損失的特點,適用于激光光學、高端鏡頭。
?透明導電膜
沉積ITO等薄膜,在獲得高導電性的同時,具備更優(yōu)的均勻性和附著強度,用于顯示觸控面板。
?航空航天與汽車
在發(fā)動機部件、渦輪葉片上沉積耐高溫腐蝕和氧化的屏障層。
?醫(yī)療與生物植入
為手術器械和人體植入物(如關節(jié)、骨釘)提供生物相容性極佳且耐體液腐蝕的氧化鋯、氮化鈦等涂層。
?超導薄膜
用于沉積NbN等低溫超導薄膜,應用于量子計算和超導探測器。
?固態(tài)電池
制備致密的固態(tài)電解質(zhì)隔膜或電極保護層,抑制枝晶生長,提升電池安全性與循環(huán)壽命。
?三維結構鍍膜
為MEMS器件、3D NAND存儲器的深孔、溝槽結構提供無孔洞、均勻的阻擋層或種子層。
?新型材料探索
研發(fā)非晶金剛石、高熵合金等新型納米復合涂層的有力工具。