关键创新在于磁场配置。在靶材后方放置磁铁，产生的磁场与电场正交。电子在电场中加速后，受洛伦兹力作用沿螺旋路径运动，而非直接飞向基片。这种约束延长了电子在靶材附近的停留时间，增加了与气体分子的碰撞概率，从而在较低气压和电压下维持稳定等离子体。氩离子在电场作用下轰击靶材，通过动量传递将靶材原子或分子溅射出来。这些溅射粒子以一定动能飞行并沉积在基片上，形成薄膜。
磁场设计通常采用不平衡磁控溅射模式，使部分电子沿磁力线逃逸至基片区域，这有助于在不加热基片的情况下增强薄膜致密性。整个过程在低温下进行，适合对温度敏感的材料。
磁控溅射技术的优点体现在多个方面。通常是沉积速率较高。相比普通溅射，磁控溅射通过磁场约束电子，提高了电离效率，使靶材溅射速率提升。这对需要快速制备薄膜的场景具有实际价值。
此外是薄膜质量稳定。溅射过程中，靶材原子以较高动能到达基片，形成致密且附着力强的薄膜。由于沉积在较低温度下完成，基片热损伤小，适用于聚合物或柔性材料。此外，薄膜成分与靶材一致，合金或化合物靶材可保持化学计量比，减少了成分偏差。
第三是适用范围广。几乎任何固体材料——金属、合金、氧化物、氮化物等——都能制成靶材进行溅射。通过调整工艺参数(如气压、功率、气体种类)，可控制薄膜厚度、结构和性能。反应溅射还能制备化合物薄膜，如氧化铝或氮化硅。
磁控溅射仪
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