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靶材的致密度是靶材实际密度与理论密度的比值,也可以叫相对密度。纯金属或单一成分靶材的理论密度为结晶密度,合金的理论密度通过各组元的理论密度和其在合金中所占比例计算得出的。
致密度为什么越高越好
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致密度越高,成膜速率越快,溅射过程越稳定。
密度低和含有气孔的靶材在后续处理、搬运或安装时,易发生碎裂。
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致密度
的影响因素
01
气孔
在常压状态下,金属在熔炼和浇铸时,会吸入大量气体,冷却时则因溶解度的下降而不断析出产生大量气孔,因此现在多采用真空熔炼炉熔铸加工。

常压环境下浇铸的银锭,充满蜂窝状气孔
所谓真空是指低于一大气压的气体状态。习惯上把气压为10Torr~10-3Torr这一范围称之为低真空,因为10-1Torr是一般转动真空泵所能达到的极限。气压在10-3~10-8Torr称之为高真空。
真空是相对大气而言的,如果真空度高,熔液中的气体都被抽走了,产生气孔的可能性就大大降低,如果真空状态比一个大气压低不了多少, 显然还是会产生气孔的。

02
缩松
缩松是熔液凝固后期,未凝熔液形成孤立的或近乎孤立的小熔池,这些金属液凝固时就难以得到补缩,从而形成了许多细小、分散的小孔,称为缩松。

03
加工工艺
热喷涂靶材组织疏松多孔,含氧量高(真空环境也难以避免合金靶材中氧化物和氮化物的产生),表面呈现灰色,缺少金属光泽,吸附的杂质、湿气是主要的污染源,妨碍高真空的迅速获得,容易导致溅射过程中放电,甚至烧坏靶材
同时,喷涂靶材溅射表面瞬间高温容易使松散颗粒团掉落,污染基体表面,影响镀膜质量。

致密度
怎么提高靶材的致密度?
怎么提高靶材的致密度?
我们在完成铸锭工序,首先要检测有没有显著的气孔、缩松等不良状况
确定符合铸锭的标准后,再进行锻造,上一篇文章已经介绍过了,锻造可以有效的改善金属的微观结构,提升致密度。
但是锻造只能于熔铸加工的靶材,粉末烧结和喷涂加工的靶材并不适用。
其他工艺加工的靶材要怎么处理呢
最有效的方式是提高真空度,无论是熔铸加工还是喷涂加工,加工过程的真空度越高,相应的不良率越低。

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