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2.3 磁控濺射法    離子束濺射法成薄膜過(guò)程中可把襯底控制在較低的溫度范圍，它不僅能濺射各種合金和難熔金屬，而且可以濺射像SiO2這樣的絕緣膜。濺射膜具有較好的均勻性、重復(fù)性以及良好的臺(tái)階覆蓋，同時(shí)濺射膜可以較精確控制，對(duì)于制造細(xì)小尺寸的絕緣膜更為有利[9]。但由于濺射中使用高電壓和氣體，儀器裝置較為復(fù)雜，納米材料的形成受濺射氣氛的影響較大，沉積速率也較低。而隨之發(fā)展起來(lái)的射頻磁控濺射技術(shù)就可同時(shí)達(dá)到快速和低溫的要求，其裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示[10]。用射頻磁控濺射法制取的SiO2膜具有結(jié)構(gòu)致密、純度高等優(yōu)點(diǎn)[10]。     控濺射是一種濺射鍍膜法，它對(duì)陰極濺射中電子使基片溫度上升過(guò)快的缺點(diǎn)加以改良，在被濺射的靶極（陽(yáng)極）與陰極之間加一個(gè)正交磁場(chǎng)和電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向相互垂直。當(dāng)鍍膜室真空抽到設(shè)定值時(shí)，充入適量的氬氣，在陰極(柱狀靶或平面靶)和陽(yáng)極(鍍膜室壁)之間施加幾百伏電壓，便在鍍膜室內(nèi)產(chǎn)生磁控型異常輝光放電，氬氣被電離。在正交的電磁場(chǎng)的作用下，電子以擺線的方式沿著靶表面前進(jìn)，電子的運(yùn)動(dòng)被限制在一定空間內(nèi)，增加了同工作氣體分子的碰撞幾率，提高了電子的電離效率。電子經(jīng)過(guò)多次碰撞后，喪失了能量成為 “最終電子”進(jìn)入弱電場(chǎng)區(qū)，最后到達(dá)陽(yáng)極時(shí)已經(jīng)是低能電子，不再會(huì)使基片過(guò)熱。同時(shí)高密度等離子體被束縛在靶面附近，又不與基片接觸，將靶材表面原子濺射出來(lái)沉積在工件表面上形成薄膜。而基片又可免受等離子體的轟擊，因而基片溫度又可降低。更換不同材質(zhì)的靶和控制不同的濺射時(shí)間，便可以獲得不同材質(zhì)和不同厚度的薄膜[5]。     射頻濺射的質(zhì)量受到預(yù)抽真空度、濺射時(shí)的氬氣壓強(qiáng)、濺射功率、濺射時(shí)間、襯底溫度等因素的影響，要想得到理想的濺射膜，必須優(yōu)化這些影響因素[11]。納米薄膜的獲得主要通過(guò)兩種途徑：(1)在非晶薄膜晶的過(guò)程中控制納米結(jié)構(gòu)的形成；(2)在薄膜的成核生長(zhǎng)過(guò)程中控制納米結(jié)構(gòu)的形成，其中薄膜沉積條件的控制極為重要。在濺射過(guò)程中,采用高的濺射氣壓、低的濺射易于得到納米結(jié)構(gòu)的薄膜[12]。    美國(guó)B.G.Potter和德國(guó)慕尼黑工大Koch研究組都采用濺射法制備納米半導(dǎo)體鑲嵌在介質(zhì)膜內(nèi)的納米復(fù)合薄膜。Baru等人利用Si和SiO2組合靶進(jìn)行射頻磁控濺射獲得了Si/SiO2納米鑲嵌復(fù)合薄膜發(fā)光材料。濺射法鍍制薄膜原則上可濺射任何物質(zhì)，可以方便地制備各種納米發(fā)光材料，是應(yīng)用較廣的物理沉積納米復(fù)合薄膜的方法[13]。     日本東北大學(xué)工學(xué)院的研究人員，也于不久前在制取多層膜納米復(fù)合磁體方面取得進(jìn)展。他們運(yùn)用射頻磁控濺射法制備了Nd-Fe-B-Fe多層膜和Nd- Fe-B單層膜，采用Nd13Fe70B17合金靶濺射。有關(guān)研究取得了多項(xiàng)有意義的數(shù)據(jù)[14]。 3 我國(guó)納米材料的研究及其展望     我國(guó)已建立了多種物理和化學(xué)方法制備納米材料，研制了氣體蒸發(fā)、磁控濺射、激光誘導(dǎo)CVD、等離子加熱氣相合成等10多臺(tái)制備納米材料的裝置；發(fā)展了化學(xué)共沉淀、溶膠-凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導(dǎo)體等多種納米材料的方法，做到納米微粒的尺寸可控；研制成了性能優(yōu)良的多種納米薄膜和塊材。在納米材料的表征、團(tuán)聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復(fù)合微粒和粉體的制取等各個(gè)方面都有所創(chuàng)新，取得了重大的進(jìn)展。近年來(lái)，建立和發(fā)展了制備納米結(jié)構(gòu)組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長(zhǎng)、介孔內(nèi)延生長(zhǎng)等也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，已成功地制備出多種準(zhǔn)一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進(jìn)一步研究納米結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)一維納米材料的物性，推進(jìn)它們?cè)诩{米結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)手段基本齊全，達(dá)到了國(guó)際90年代末的先進(jìn)水平[15]。    可以預(yù)言，隨著納米科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，會(huì)有越來(lái)越多的新型納米材料得到廣泛的應(yīng)用，引發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)生巨大的變革。 信息來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室