摘要：溅射技术以其在制备薄膜中的独特优点，成为获得高性能纳米材料的重要手段。本文介绍了离子束溅射和磁控溅射技术的基本原理、方法及其在制备纳米材料中的应用和优点，以国内外这方面的最新进展。文章最后对我国纳米材料今后的应用及发展前景进行了展望。
关键词：溅射法；纳米薄膜；材料制备

微电子器件发展的小型化趋势引导人们关注纳米科技，由于纳米电子器件的尺度为纳米级，集成度大幅度提高，同时还具有器件结构简单、可靠性强、成本低等诸多优点，被发达国家和国际大公司所重视 [1]。一旦材料能批量生产，就可研制出体积小、功耗低、速度快、存储量大的纳米芯片。但从制作单电子器件到制作纳米芯片，进而生产出纳米计算机，还有很长的路要走。因此，世界许多国家都高度重视纳米材料科学的研究。

纳米材料尺寸已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等，有着丰富的理论研究内容[2]。纳米材料的制备和应用研究是本世纪前20 年的主导技术研发目标。

2 纳米薄膜的制备技术

2.1 制备纳米薄膜的基本理论

制备出具有良好粒度分布的纳米微粒是研究和应用纳米材料的先决条件。纳米微粒的制备方法可分为物理法、化学法和物理化学综合法。物理法主要包括蒸发冷凝法、溅射法、机械研磨法、低温等离子体法、电火花和爆炸法等[4]。

纳米薄膜的制备方法多种多样的，一般只要把制备常规薄膜的方法进行适当的改进，控制必要的参数就可以获得纳米薄膜[3]。在用蒸发、溅射或其他方法制备薄膜时，薄膜的形成过程大致都可分为 4个阶段，如图1所示。图1（a）在最初阶段，外来原子在基底表面相遇结合在一起成为原子团，只有当原子团达到一定数量形成“核”后，才能不断吸收新加入的原子而稳定地长大形成“岛”；图1（b）随着外来原子的增加，岛不断长大，进一步发生岛的接合；图1（c）很多岛接合起来形成通道网络结构；图1（d）后续的原子将填补网络通道间的空洞，成为连续薄膜[4]。

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在薄膜的生长过程中，基片的温度对沉积原子在基片上的附着以及在其上移动等都有很大影响，是决定薄膜结构的重要条件。一般来说，基片温度越高，则吸附原子的动能也越大，跨越表面势垒的几率增多，则需要形成核的临界尺寸增大，越易引起薄膜内部的凝聚，每个小岛的形状就越接近球形，容易结晶化，高温沉积的薄膜易形成粗大的岛状组织。而在低温时，形成核的数目增加，这将有利于形成晶粒小而连续的薄膜组织，而且还增强了薄膜的附着力[5]，所以寻求实现薄膜的低温成型一直是研究的方向。而等离子技术在这方面有显著优点，溅射法是其中比较常见的制备方法之一。