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[镀膜] 双金属靶反应磁控共溅射SDC薄膜,谁能做?

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发表于 昨天 18:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
客户询单:
咨询双金属靶反应磁控共溅射SDC薄膜,我们的要求是基材为SOFC阳极支撑半电池,Ni‑YSZ/YSZ薄片,尺寸156 mm ×70 mm,脆性基材,升温降温速率需要控制,防止开裂(我们提供基材)。
采用金属钐靶、金属铈靶双靶RF共溅射(可提供金属靶),Ar+O₂反应氧化,目标组分Sm₀.₂Ce₀.₈O₂;边缘2–3 mm掩膜留白不镀膜。
膜厚目标800~1200 nm,膜厚均匀性±5%以内;


金属Sm靶+金属Ce靶反应磁控共溅射制备SDC薄膜工艺参数
金属Sm靶 + 金属Ce靶 反应磁控共溅射制备SDC薄膜
目标产物
SOFC YSZ电解质表面阻挡层  
目标组分:Sm₀.₂Ce₀.₈O₂  
薄膜状态:致密、无孔洞、无柱状晶、低应力、可耐后续阴极高温烧结  
基材:158×70 mm 大尺寸超薄YSZ基片(280 μm阳极支撑)
一、核心工艺
1. 双靶均使用RF溅射(金属靶反应溅射必须RF,防止靶材中毒、打火、组分漂移)
2. 采用 高氧分压弱氧化模式:保证金属充分氧化,不出现金属相夹杂
3. 通过 Sm/Ce功率比例锁定组分
4. 低温沉积 + 低沉积速率:适配大尺寸薄陶瓷片,杜绝翘曲、裂纹、内应力
二、工艺窗口
1. 真空环境
• 本底真空:≤ 8×10⁻⁴ Pa
• 工作气压:0.8 ~ 1.2 Pa
• 气氛:Ar + O₂ 混合气体
2. 气体配比
• Ar流量:80–100 sccm  
• O₂流量:12–18 sccm  
(氧含量必须充足,保证完全氧化,避免Ce³+残留造成漏电、高阻抗)
3. 靶功率配比
目标 Ce 80%、Sm 20%
• Ce金属靶功率:180–220 W RF
• Sm金属靶功率:45–60 W RF
4. 基底温度
• 沉积温度:室温~250℃,升温速率3℃/min
• 禁止高温 ≥350℃:会产生界面应力、薄膜开裂、后续翘曲
5. 沉积速率与膜厚
• 整体沉积速率:0.6–1.0 nm/s
• 沉积时间:25~45 min
• 目标膜厚:1000 ~1500 nm
• 整片不均匀性:≤ ±5%(五点测试:中心+四角)
• 靶基距:90mm
6. 预溅射条件
• 预溅射时间:5–10 min
• 作用:去除靶材表面氧化层、稳定起弧、保证起始组分一致
三、薄膜硬性质量要求
1. 薄膜完全氧化,无金属夹杂、无缺氧深色层
2. 断面致密、无贯穿孔洞、无粗大柱状晶
3. 薄膜与YSZ结合力优异,退火处理后不起皮、不开裂
4. 整片无应力色差、无翘曲诱导
5. 组分均匀:EDS测试 Sm/(Sm+Ce) = 20%±1.5%
6. XRD物相为单一萤石结构



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