溅射镀膜工艺-直流辉光放电

作者：发布时间：2023-08-02 10:24:16点击：371

直流辉光放电溅射是辉光放电中产生的，因此，辉光放电是溅射的基础。辉光放电是在真空度约为 10~1Pa 的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。

气体放电时，两电极间的电压和电流的关系不能用简单的欧姆定律来描述因为二者之间不是简单的直线关系。图 2-39 表示直流辉光放电的形成过程，亦即两电极之间的电压随电流的变化曲线。

直流辉光放电伏安特性曲线

当两电极加上直流电压时，由于宇宙射线产生的游离离子和电子是很有限的，所以开始时电流非常小，此 AB 区域叫做“无光”放电。随着电压升高，带电离子和电子获得了足够能量，与中性气体分子碰撞产生电离，使电流平稳地增加，但是电压却受到电源的高输出阻抗限制而呈一常数;BC 区域称为“汤森放电区”。在此区内，电流可在电压不变情况下增大。

然后发生“雪崩点火”。离子轰击阴极，释放出二次电子，二次电子与中性气体分子碰撞，产生更多的离子，这些离子再轰击阴极，又产生出新的更多的二次电子。一旦产生了足够多的离子和电子后，放电达到自持，气体开始启辉，两极间电流剧增，电压迅速下降，放电呈现负阻特性。这个 CD 区域叫做过渡区。

在 D点以后，电流与电压无关，即增大电源功率时，电压维持不变，而电流平稳增加，此时两极板间出现辉光。从这一区域内若增加电源电压或改变电阻来增大电流，两极板间的电压几乎维持不变。从 D到E之间区域叫做“正常辉光放电区”。在正常辉光放电时，放电自动调整阴极轰击面积。最初，轰击是不均匀的，轰中在靠近阴极边缘处，或在表面其他不规则处。随着电源功率的增大，轰击区逐渐扩大，直到阴极面上电流密度几乎均匀为止。

E 点以后，当离子轰击覆盖整个阴极表面后，继续增加电源功率，会使放电区内的电压和电流密度，即两极间的电流随着电压的增大而增大，EF 这一区域称“异常辉光放电区”。

在F点以后，整个特性都改变了，两极间电压降至很小的数值，电流大小几乎是由外电阻的大小来决定，而且电流越大，极间电压越小，FG 区域称为“弧光放电区”。