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钛靶材是制备薄膜材料常用的靶材之一,在磁控溅射技术中有广泛应用.如集成电路,装饰镀膜行业、平面显示等都需要用.因此,钛靶材的质量很重要,好的钛靶材才能制备合格的PVD涂层.

合格的溅射钛靶材的要求

纯度

要生产出合格的钛溅射靶材,纯度是其重要的性能指标之一.钛靶材的纯度对溅射涂层的性能影响很大.钛靶材的纯度越高,溅射钛薄膜的中的杂质元素粒子越少,导致PVD涂层性能越好,包括耐蚀性及电学、光学性能越好.不过在实际应用中,不同用途的钛靶材对纯度要求不一样.靶材作为溅射中的阴极源,材料中的杂质元素和气孔夹杂是沉积薄膜的主要污染源.气孔夹杂会在铸锭无损探伤的过程中基本去除,没有去除的气孔夹杂在溅射的过程中会产生放电现象,进而影响薄膜的质量;而杂质元素含量只能在全元素分析测试结果中体现,杂质总含量越低,钛靶材纯度就越高.

密度

密度也是衡量钛靶质量的重要因素.为了减少靶材固体中的孔隙,提高溅射薄膜的性能,通常要求靶材具有较高的密度.靶材的密度不仅影响溅射速率,还影响薄膜的电学和光学性能.靶密度越高,薄膜的性能越好.此外,增加靶材的密度和强度可以使靶材更好地承受溅射过程中的热应力.密度也是目标的关键性能指标之一.

粒度及其分布

通常,溅射靶是多晶结构,其晶粒尺寸为几微米到几毫米的数量级.对于同样的靶材,靶材粒径越小,靶材溅射速度越快;此外,具有较小粒度差异的靶材可以溅射具有更均匀厚度的膜.研究发现,若将钛靶的晶粒尺寸控制在100μm以下,且晶粒大小的变化保持在20%以内,其溅射所得薄膜的质量可得到大幅度改善

结晶取向

金属钛是密排六方结构,由于在溅射时钛靶材原子容易沿着原子六方紧密排列方向优先溅射出来,因此,为达到较高的溅射速率,可通过改变靶材结晶结构的方法来增加溅射速率.钛靶材的结晶方向对对溅射膜层的厚度均匀性影响也较大.

结构均匀性

结构均匀性也是考察靶材质量的重要指标之一.对于钛靶材不仅要求在靶材的溅射平面,而且在溅射面的法向方向成分、晶粒取向和平均晶粒度均匀性.只有这样钛靶材在使用寿命内,在同一时间内能够得到厚度均匀、质量可靠的、晶粒大小一致的钛薄膜.