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     摘要：濺射技術(shù)以其在制備薄膜中的獨特優(yōu)點，成為獲得高性能納米材料的重要手段。本文介紹了離子束濺射和磁控濺射技術(shù)的基本原理、方法及其在制備納米材料中的應(yīng)用和優(yōu)點，以國內(nèi)外這方面的最新進展。文章最后對我國納米材料今后的應(yīng)用及發(fā)展前景進行了展望。      關(guān)鍵詞：濺射法；納米薄膜；材料制備     微電子器件發(fā)展的小型化趨勢引導(dǎo)人們關(guān)注納米科技，由于納米電子器件的尺度為納米級，集成度大幅度提高，同時還具有器件結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強、成本低等諸多優(yōu)點，被發(fā)達國家和國際大公司所重視 [1]。一旦材料能批量生產(chǎn)，就可研制出體積小、功耗低、速度快、存儲量大的納米芯片。但從制作單電子器件到制作納米芯片，進而生產(chǎn)出納米計算機，還有很長的路要走。因此，世界許多國家都高度重視納米材料科學(xué)的研究。    納米材料尺寸已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應(yīng)，因此其所表現(xiàn)的如熔點、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等，有著豐富的理論研究內(nèi)容[2]。納米材料的制備和應(yīng)用研究是本世紀(jì)前20 年的主導(dǎo)技術(shù)研發(fā)目標(biāo)。2 納米薄膜的制備技術(shù) 2.1 制備納米薄膜的基本理論    制備出具有良好粒度分布的納米微粒是研究和應(yīng)用納米材料的先決條件。納米微粒的制備方法可分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)綜合法。物理法主要包括蒸發(fā)冷凝法、濺射法、機械研磨法、低溫等離子體法、電火花和爆炸法等[4]。    納米薄膜的制備方法多種多樣的，一般只要把制備常規(guī)薄膜的方法進行適當(dāng)?shù)母倪M，控制必要的參數(shù)就可以獲得納米薄膜[3]。在用蒸發(fā)、濺射或其他方法制備薄膜時，薄膜的形成過程大致都可分為 4個階段，如圖1所示。圖1（a）在最初階段，外來原子在基底表面相遇結(jié)合在一起成為原子團，只有當(dāng)原子團達到一定數(shù)量形成“核”后，才能不斷吸收新加入的原子而穩(wěn)定地長大形成“島”；圖1（b）隨著外來原子的增加，島不斷長大，進一步發(fā)生島的接合；圖1（c）很多島接合起來形成通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；圖1（d）后續(xù)的原子將填補網(wǎng)絡(luò)通道間的空洞，成為連續(xù)薄膜[4]。     在薄膜的生長過程中，基片的溫度對沉積原子在基片上的附著以及在其上移動等都有很大影響，是決定薄膜結(jié)構(gòu)的重要條件。一般來說，基片溫度越高，則吸附原子的動能也越大，跨越表面勢壘的幾率增多，則需要形成核的臨界尺寸增大，越易引起薄膜內(nèi)部的凝聚，每個小島的形狀就越接近球形，容易結(jié)晶化，高溫沉積的薄膜易形成粗大的島狀組織。而在低溫時，形成核的數(shù)目增加，這將有利于形成晶粒小而連續(xù)的薄膜組織，而且還增強了薄膜的附著力[5]，所以尋求實現(xiàn)薄膜的低溫成型一直是研究的方向。而等離子技術(shù)在這方面有顯著優(yōu)點，濺射法是其中比較常見的制備方法之一。 2.2 濺射法    離子束濺射為例，它由離子源、離子引出極和沉積室3大部分組成，在高真空或超高真空中濺射鍍膜法。利用直流或高頻電場使惰性氣體（通常為氬）發(fā)生電離，產(chǎn)生輝光放電等離子體，電離產(chǎn)生的正離子和電子高速轟擊靶材，使靶材上的原子或分子濺射出來，然后沉積到基板上形成薄膜。在其離子源內(nèi)由惰性氣體產(chǎn)生的離子具有較高能量（通常為幾百-幾千eV），可以通過一套電氣系統(tǒng)來控制離子束的性能，從而改變離子轟擊靶材料產(chǎn)生不同的濺射效應(yīng)，使靶材料沉積到基片上形成納米材料[6]。離子束濺射工作原理圖如圖2所示[7] 。濺射法中的靶材無相變，化合物的成分不易發(fā)生變化；又由于濺射沉積到基片上的粒子能量比蒸發(fā)沉積高出幾十倍，所形成的納米材料附著力大。     離子束濺射沉積法除可以精確地控制離子束的能量、密度和入射角度來調(diào)整納米薄膜的微觀形成過程，濺射過程中的基片溫度較低外還有以下優(yōu)點：①可制備多種納米金屬，包括高熔點和低熔點金屬，而常規(guī)的熱蒸發(fā)只能適用于低熔點金屬；② 能制備多組元的化合物納米微粒，如Al52Ti48，Cu91Mn9及ZrO2等；③通過加大被濺射的陰極表面可提高納米微粒的獲得量。    Lawrence Livemore國家實驗室的Bwbee等人利用真空濺射技術(shù)制成了層狀交替金屬復(fù)合材料。該技術(shù)是經(jīng)氬離子將金屬表面的原子激發(fā)出來，并沉積成層狀。只要控制離子束交替沖擊不同金屬表面，就可以制成由幾百、幾千層不同金屬組成的復(fù)合材料，每一層只有0.2nm厚。他們研制的鎳/銅合金復(fù)合材料的強度達到理論值的50%，并正研究將強度提高到理論值的65%-70%，該金屬/金屬復(fù)合材料可用于抗腐蝕涂層[8]。