靶材是通過磁控濺射、多弧離子鍍或其他類型的鍍膜系統(tǒng)在適當(dāng)工藝條件下濺射在基板上形成各種功能薄膜的濺射源。簡(jiǎn)單的說,靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料,用于高能激光器中,不同功率密度、不同輸出波形、不同波長(zhǎng)的激光與不同的靶材相互作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生不同的破壞效應(yīng)。更換不同的靶材(如鋁、銅、不銹鋼、鈦、鎳靶等),即可得到不同的膜系(如超硬、耐磨、防腐的合金膜等)。
將鐵磁性靶材的厚度減薄是解決磁控濺射鐵磁材料靶材的常見方法。如果鐵磁性靶材足夠薄,則其不能全屏蔽磁場(chǎng),一部分磁通將靶材飽和,其余的磁通將從靶材表面通過,達(dá)到磁控濺射的要求。這種方法的缺點(diǎn)是靶材的使用壽命過短,同時(shí)靶材的利用率很低。而且薄片靶材的另一個(gè)缺點(diǎn)是濺射工作時(shí),靶材的熱變形嚴(yán)重,往往造成濺射很不均勻。
對(duì)鐵磁性靶材進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)在靶材表面刻槽,槽的位置在濺射環(huán)兩側(cè)。這種設(shè)計(jì)的靶材適用于具有一般導(dǎo)磁率的鐵磁性靶材,例如鎳。但對(duì)具有高導(dǎo)磁率的靶材料效果較差。雖然靶材的這種改進(jìn)增加了靶材的成本,但這種措施無需對(duì)濺射陰極進(jìn)行改動(dòng),能在一定程度上滿足濺射鐵磁性材料的需求。
增強(qiáng)濺射陰極磁場(chǎng)的另一種方法是采用高強(qiáng)磁體,通過強(qiáng)磁場(chǎng)飽和更厚的鐵磁性靶材得到靶材表面需要的濺射磁場(chǎng)強(qiáng)度。但是高強(qiáng)磁鐵的價(jià)格昂貴,同時(shí)采用這種方法增加靶材厚度的效果有限,而且由于強(qiáng)永磁體大小不能改變,這種方法會(huì)引起嚴(yán)重的等離子體磁聚現(xiàn)象。等離子體磁聚現(xiàn)象的產(chǎn)生使濺射區(qū)靶材很快消耗完而不能繼續(xù)濺射,從而造成靶材利用率很低。采用電磁線圈來產(chǎn)生高強(qiáng)磁場(chǎng),通過調(diào)節(jié)電磁線圈的電流控制磁場(chǎng)大小來抑制等離子體磁聚。但這種方法的磁場(chǎng)裝置復(fù)雜而且成本高,同時(shí)電磁線圈還受到濺射陰極尺寸的限制,從而使電磁場(chǎng)的強(qiáng)度受到限制,導(dǎo)致鐵磁性靶材的厚度增加有限。
還可用永磁體與電磁體復(fù)合的方法解決等離子體磁聚的問題,在不同的濺射過程中調(diào)節(jié)電磁線圈,以產(chǎn)生大小合適的電磁場(chǎng)。