在深入探讨磁控溅射镀二氧化硅技术之前，我们需要首先了解二氧化硅薄膜的材料特性。这些特性决定了它在不同应用中的表现和效果，也影响了薄膜制备工艺的选择和优化。通过系统地分析二氧化硅的化学和物理性质、表面特性、以及不同制备方法下薄膜的结构与性能差异，我们可以为后续的工艺讨论和应用案例奠定坚实的理论基础。
1. 晶体结构与晶相分析
二氧化硅（SiO₂）作为一种广泛应用的无机化合物，存在多种晶体结构，这些结构对材料的物理和化学性能具有决定性影响。石英是最为常见和稳定的晶体形式，具有SiO₄四面体单元的周期性排列，形成三维网络结构。石英晶体在常温下为六方晶系，具有高度对称的晶体结构，这种结构赋予了石英优异的机械强度和化学稳定性。在高温或高压条件下，石英可以转变为其他晶相，如方石英和鳞石英，这些相变会影响材料的电学和光学性能。
在薄膜应用中，二氧化硅通常以非晶态形式存在，特别是在低温条件下沉积时，这种非晶态结构没有长程有序性，但具有短程有序的SiO₄四面体。这种非晶态结构在光学器件中表现出较低的折射率，同时由于缺乏晶界，非晶态二氧化硅薄膜通常具有良好的绝缘性能和较高的介电强度。非晶态结构的另一重要特性是其较高的内部应力，这在制备大面积薄膜或应用于柔性器件时需要特别关注。
晶相分析技术如X射线衍射（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）是研究二氧化硅薄膜晶体结构的常用方法。这些技术可以提供有关晶相类型、晶粒大小和取向分布的信息，从而帮助研究人员优化沉积条件，以获得所需的薄膜结构和性能。
2. 电学、光学和机械性能
二氧化硅的电学性能在微电子器件中极为重要。作为一种介电材料，二氧化硅的介电常数约为3.9，这使其在集成电路中成为栅极氧化物的理想材料。其高电阻率（通常超过10¹⁶欧姆·厘米）和低漏电流特性确保了电信号的良好隔离。此外，二氧化硅具有优异的热稳定性和化学惰性，即使在高温或腐蚀性环境下也能保持其电学性能的稳定。
在光学方面，二氧化硅薄膜因其较宽的光学带隙（约8.9 eV）而在紫外到近红外区域具有高透过率。其折射率约为1.46，较低的折射率使其广泛应用于抗反射涂层中，以减少表面反射并提高透光性。二氧化硅的光学性能可以通过调整薄膜的厚度、结构和表面特性来进一步优化，以满足特定光学器件的需求。
二氧化硅薄膜的机械性能包括硬度、抗拉强度和应力应变行为。二氧化硅因其高硬度（约为7 Mohs）和低密度，使其成为理想的防护涂层材料。然而，薄膜内部的残余应力是影响其机械性能的关键因素之一。高应力可能导致薄膜开裂或翘曲，从而影响其在高应力环境中的稳定性。通过控制薄膜的沉积温度、沉积速率和基片材料，可以有效调控薄膜的机械应力，提高其整体性能。
3. 表面特性与界面性质
二氧化硅薄膜的表面特性对于其在光学、电子和防护涂层中的表现至关重要。表面粗糙度、化学均匀性和亲水性是决定薄膜在实际应用中表现的重要因素。高质量的二氧化硅薄膜通常要求具有极低的表面粗糙度，这在光学器件中尤其重要，因为表面不平整会导致光散射，降低器件的透过率和成像质量。
此外，二氧化硅薄膜的表面化学特性，如氧化层的厚度和化学成分，直接影响其在微电子器件中的电学性能。例如，薄膜表面上的硅羟基（Si-OH）可以与外界水分子形成氢键，增加薄膜的亲水性，这在一些生物传感器应用中是有利的。然而，对于某些电子器件，表面氧化可能导致不期望的电荷陷阱，影响器件性能。因此，控制薄膜的表面化学性质，特别是氧化层的厚度和均匀性，是提升薄膜性能的关键。
界面性质是影响二氧化硅薄膜附着力和界面稳定性的关键因素。薄膜与基片之间的界面特性，如界面结合强度、化学兼容性和界面应力，直接决定了薄膜的长期稳定性和可靠性。在磁控溅射工艺中，通过调整工艺参数，如基片温度、靶材纯度和溅射功率，可以改善界面质量，减少界面缺陷和不均匀应力，进而提高薄膜的整体性能。
B. 二氧化硅薄膜的制备方法比较1. 化学气相沉积（CVD）与物理气相沉积（PVD）方法的优缺点
化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）是制备二氧化硅薄膜的两种主要方法，各自具有独特的优缺点。
CVD方法通过气态前驱体的化学反应在基片表面生成二氧化硅薄膜。这种方法的主要优点是能够在复杂形状的基片上沉积均匀且致密的薄膜，适用于大规模生产。此外，CVD工艺通常可以精确控制薄膜的化学成分和厚度，特别是在沉积高质量的绝缘层时，其表现尤为出色。然而，CVD工艺也存在一些挑战，如需要较高的反应温度，可能对温度敏感的基片造成损害。此外，CVD过程中产生的副产物气体可能对环境和设备造成不利影响，需要额外的处理和控制。
相比之下，PVD方法通过物理过程直接在基片表面沉积薄膜，主要包括蒸发、溅射等技术。磁控溅射是PVD方法中的一种重要技术，通过靶材的离子轰击产生的溅射粒子沉积在基片上形成薄膜。PVD方法的优势在于可以在较低温度下进行沉积，适用于温度敏感的基片。同时，PVD工艺的沉积速率较快，能够在大面积基片上制备高纯度的薄膜。然而，由于PVD是物理过程，薄膜的化学均匀性和表面覆盖性可能不如CVD方法，尤其是在处理复杂形状的基片时。此外，PVD工艺对设备的真空度和靶材的纯度要求较高，需要进行精密控制。
2. 磁控溅射镀二氧化硅的特性对比与优势分析
磁控溅射镀二氧化硅在PVD工艺中占有重要地位，其独特的磁场控制使得溅射过程更为高效和可控。磁控溅射技术的核心优势在于通过磁场引导电子形成高密度的等离子体区域，显著提高了溅射速率和靶材利用率。与传统的PVD方法相比，磁控溅射能够在较低温度下沉积均匀且高质量的薄膜，特别适用于大面积沉积和工业化生产。
磁控溅射还具备良好的工艺灵活性，可以通过调整溅射功率、气体成分和基片温度等参数，精确控制薄膜的物理化学特性。例如，在反应性磁控溅射中，通过控制氩气和氧气的比例，可以精确调节二氧化硅薄膜的化学计量比，从而实现特定的光学和电学性能。这种工艺灵活性使得磁控溅射在微电子、光学和防护涂层等领域具有广泛的应用前景。
此外，磁控溅射技术还可以实现多靶材共溅射，制备合金薄膜或多层复合薄膜，从而扩展了二氧化硅薄膜的应用范围。例如，通过与其他氧化物共溅射，可以制备具有不同折射率的多层光学薄膜，满足复杂光学系统的需求。
3. 二氧化硅薄膜在不同沉积方法下的结构与性能差异
不同沉积方法制备的二氧化硅薄膜在结构和性能上表现出显著差异。CVD沉积的二氧化硅薄膜通常具有较高的致密性和优异的电学性能，适用于对绝缘性能要求极高的微电子器件。然而，由于CVD工艺的高温要求，可能引入较大的内应力，影响薄膜的机械稳定性。此外，CVD薄膜在沉积复杂形状基片时可能出现覆盖不均的问题，这在某些应用中可能是一个限制因素。
相比之下，磁控溅射沉积的二氧化硅薄膜通常表现出较低的内应力和较高的表面均匀性，这使得其在光学元件和防护涂层中表现出色。磁控溅射薄膜的结构通常为非晶态，这种结构不仅使其具有较低的折射率，还能够提供良好的热稳定性和机械柔性。例如，在光学器件中，非晶态二氧化硅薄膜能够有效减少光的散射，提升透过率，从而提高器件的整体性能。
此外，磁控溅射工艺的另一个重要特性是能够实现厚度均匀的薄膜沉积，这在大面积基片或多层结构中尤为重要。通过精确控制溅射参数，可以实现薄膜厚度的纳米级控制，从而满足复杂光学和电子器件的严格要求。
2. 磁控溅射镀二氧化硅的工艺参数与控制磁控溅射工艺是一种复杂且高度可控的物理气相沉积（PVD）方法，其工艺参数直接影响二氧化硅薄膜的质量和性能。为了优化二氧化硅薄膜的制备过程，必须深入理解并精细化控制溅射功率、靶材特性、工作气体及气压、基片温度、以及磁场强度与配置等关键参数。以下是对这些参数的系统分析与控制策略的详细探讨。
A. 溅射功率与靶材特性1. 溅射功率对沉积速率与薄膜质量的影响
溅射功率是磁控溅射工艺中最为关键的参数之一，它决定了溅射过程中离子的能量及其对靶材的轰击强度。溅射功率越高，靶材表面被轰击的原子数量越多，从而增加了沉积速率。然而，过高的溅射功率会带来一系列负面效应，包括：
表面损伤：高能粒子可能导致基片表面出现损伤或缺陷，尤其是在低温条件下沉积时，基片容易受到高速溅射粒子的冲击，导致表面粗糙度增加。薄膜应力：高功率溅射通常伴随更大的内应力，这是由于薄膜快速生长过程中，原子间无法充分扩散和排列，导致内应力积累。靶材过热：在高功率下，靶材表面温度可能显著升高，这不仅影响溅射粒子的能量分布，还可能导致靶材结构变化，进而影响沉积薄膜的质量。为了优化薄膜的质量，通常需要在沉积速率和薄膜应力之间找到平衡点。通过逐步调整溅射功率，监测沉积速率、薄膜厚度均匀性和表面光洁度，可以确定最佳的溅射功率设置。
2. 靶材纯度与成分对二氧化硅薄膜性能的影响
靶材的纯度和成分是影响薄膜最终性能的关键因素之一。高纯度的二氧化硅靶材能够确保薄膜的化学成分接近理想状态，减少杂质的引入，从而提高薄膜的电学绝缘性能和光学透明性。杂质含量的增加可能导致薄膜中产生缺陷或二次相，影响薄膜的机械稳定性和介电特性。
在溅射过程中，靶材的化学成分不仅决定了薄膜的基本组成，还影响了溅射粒子的能量分布和沉积行为。例如，掺杂元素的引入可以调节薄膜的光学和电学性能，如调整折射率或增加薄膜的导电性。然而，过多的掺杂可能导致薄膜中的相分离或不均匀的化学计量比，进而影响薄膜的整体性能。
因此，选择靶材时应根据应用需求综合考虑纯度和成分，并通过优化靶材制备工艺（如烧结和熔炼工艺）以确保靶材的高质量。同时，在溅射过程中，定期对靶材进行检测和更换，防止由于靶材磨损或污染导致的薄膜质量下降。
B. 工作气体与气压控制1. 氩气、氧气等工作气体对溅射过程的影响
工作气体是磁控溅射中形成等离子体的必需介质，氩气（Ar）和氧气（O₂）是最常用的工作气体。氩气作为惰性气体，在溅射过程中不会与靶材发生化学反应，其主要作用是通过高能氩离子的轰击将靶材原子溅射出来。氩气的浓度和流量直接影响等离子体的密度和稳定性：
等离子体密度：增加氩气流量可以提高等离子体密度，增强溅射效率，但过高的氩气浓度可能导致靶材表面的过度溅射，增加薄膜内应力。等离子体稳定性：适当控制氩气流量可以维持等离子体的稳定性，防止放电不均或等离子体消失，这对于保持均匀的沉积速率和薄膜质量至关重要。氧气在反应性磁控溅射中起着关键作用。通过引入氧气，可以在靶材表面与溅射出的硅原子发生反应，生成二氧化硅薄膜。氧气的流量和比例必须精确控制，以确保薄膜的化学计量比和均匀性：
氧气比例：过多的氧气会导致氧化过度，生成非化学计量比的SiOₓ（如SiO₂₋ₓ），从而影响薄膜的绝缘性能和光学透明性。过少的氧气则可能导致氧化不完全，生成次氧化物或导致薄膜结构疏松。氧气流量控制：通过闭环反馈系统精确控制氧气流量，可以在反应性溅射过程中实现薄膜成分的精确调节，确保薄膜具有理想的化学和物理特性。2. 反应性溅射中气压控制的重要性
气压是溅射工艺中另一个关键参数，它直接影响等离子体的行为和溅射粒子的运动学特性。在较低气压下，粒子的平均自由程较长，这使得溅射粒子在到达基片表面时仍具有较高的动能，有助于薄膜的致密化和均匀沉积。然而，过低的气压可能导致等离子体不稳定，降低溅射效率。
在反应性溅射中，气压控制尤为重要，因为它不仅影响溅射粒子的能量，还影响反应气体在靶材表面和基片表面的吸附和反应速率。通过精确控制气压，可以调节反应速率和沉积速率，从而优化薄膜的生长形态和结构特性：
低气压下的薄膜致密化：在较低气压条件下，粒子的高动能有助于薄膜的致密生长，减少空隙和缺陷的形成，从而提高薄膜的机械强度和热稳定性。中高气压下的均匀沉积：在中等气压下，等离子体稳定且分布均匀，有利于大面积均匀沉积，这是在大尺寸基片上制备均匀薄膜的关键。C. 基片温度与沉积速率1. 基片温度对二氧化硅薄膜生长形态的影响
基片温度是影响二氧化硅薄膜生长形态的一个关键参数。基片温度直接影响薄膜中原子的动能和扩散行为，从而决定了薄膜的微观结构和宏观性能。在较低温度下沉积的薄膜通常具有较高的非晶态含量，这种非晶态结构在某些光学应用中是有利的，因为它通常具有较低的折射率。然而，过低的基片温度可能导致薄膜的附着力下降，增加内部应力，进而影响薄膜的机械稳定性。
在高温下，薄膜中的原子具有更高的动能，这有助于原子在表面移动到低能位点，从而形成更加有序的结构和较高的致密性。对于一些要求高机械强度和热稳定性的应用，高温沉积能够有效减少薄膜中的空隙和缺陷，提高薄膜的耐用性。然而，过高的基片温度可能导致薄膜与基片之间的热膨胀不匹配，导致薄膜开裂或翘曲。因此，在实际工艺中，基片温度应根据应用需求和材料特性进行优化。
2. 沉积速率与薄膜应力、厚度均匀性的关系
沉积速率是影响二氧化硅薄膜质量的重要因素之一。沉积速率过快通常会导致较大的薄膜应力，这是因为在快速沉积过程中，原子之间的排列时间不足，导致内部应力积累。高应力薄膜可能在冷却过程中产生裂纹，或者在后续使用中表现出不稳定性。
此外，沉积速率的控制对于薄膜厚度均匀性至关重要。在大面积基片上沉积时，沉积速率过快可能导致薄膜厚度分布不均，特别是在基片边缘区域。因此，在大面积沉积中，通常需要降低沉积速率，以确保薄膜厚度的一致性。
通过优化沉积速率，可以在保持合理的生产效率的同时，减少薄膜内部应力并提高厚度均匀性。例如，在薄膜沉积过程中，采用分阶段调整沉积速率的方法，可以实现薄膜应力的逐步释放，减少开裂风险。结合实时监控技术，如椭圆偏振测量，可以动态调整沉积速率，确保薄膜在整个沉积过程中的均匀性和稳定性。
D. 磁场强度与配置的影响1. 磁场强度对电子密度与等离子体稳定性的影响
磁场强度在磁控溅射过程中起着至关重要的作用。通过磁场将电子束缚在靶材附近，可以增加等离子体密度，从而提高溅射效率。磁场强度的增加可以显著提高靶材表面产生的等离子体密度，从而增强溅射粒子的产率和薄膜沉积速率。然而，过高的磁场强度可能导致以下问题：
等离子体过度集中：强磁场可能使等离子体过度集中在靶材表面的小区域，导致局部过度溅射，从而产生不均匀的薄膜厚度。电子堆积效应：在高磁场强度下，电子可能在靶材表面附近堆积，导致溅射过程不稳定，甚至出现放电失稳的情况。为了确保稳定的溅射过程和均匀的薄膜沉积，通常需要对磁场强度进行优化。最佳的磁场强度应该能够在维持高等离子体密度的同时，避免等离子体过度集中或电子堆积效应。通过实验验证，可以找到适合不同靶材和工艺需求的最佳磁场强度。
2. 磁场配置优化对薄膜质量的提升
除了磁场强度，磁场配置也对溅射过程和薄膜质量有着重要影响。不同的磁场配置可以改变等离子体的分布形态，从而影响溅射粒子的运动轨迹和沉积区域。
传统的磁控溅射配置通常采用环形磁场设计，使得等离子体围绕靶材表面分布均匀，从而实现均匀的薄膜沉积。然而，在大面积沉积或多靶共溅射中，这种传统配置可能无法满足均匀性和生产效率的需求。通过改进磁场配置，如采用动态磁场或多极磁场设计，可以提高薄膜的厚度均匀性，减少缺陷率，并增强薄膜的物理和化学性能。
动态磁场配置：通过周期性改变磁场的方向或强度，可以有效减少靶材表面电弧放电的发生概率，同时提高薄膜的厚度均匀性。这种配置特别适用于高要求的工业生产环境。多极磁场设计：在多靶共溅射中，通过引入多极磁场设计，可以实现多种材料的同步沉积，并且保证每种材料的均匀沉积。这种配置在制备复合材料薄膜或功能梯度薄膜时表现出色。总之，磁场配置的优化可以显著提升磁控溅射工艺的整体性能。通过合理设计磁场配置，可以在提升薄膜沉积效率的同时，保证薄膜的厚度均匀性和物理化学性能，从而满足复杂应用场景的需求。
3. 应用案例与行业需求磁控溅射镀二氧化硅技术在多个高科技领域中展现了重要的应用价值。二氧化硅薄膜凭借其卓越的电学、光学和机械性能，在微电子、光学元件以及防护涂层等领域得到了广泛应用。为了全面理解这一技术的实际应用效果和未来发展方向，本文将从微电子领域的应用、光学元件中的应用，以及防护涂层与功能材料这三个方面进行详细探讨。
A. 微电子领域的应用1. 集成电路中二氧化硅薄膜的电学隔离与介质功能
在微电子领域，二氧化硅薄膜作为一种关键的绝缘材料，广泛应用于集成电路（IC）制造中。其主要功能是提供电学隔离和作为介电层，尤其是在金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中，二氧化硅通常用作栅极氧化层。
电学隔离：在集成电路中，电学隔离对于确保电信号的完整性和减少相邻器件间的电干扰至关重要。二氧化硅薄膜由于其高介电强度和低漏电流特性，能够有效防止电荷泄漏，确保器件在高电压条件下的稳定运行。特别是在高密度集成电路中，薄膜的均匀性和厚度控制对减少漏电流和提高器件性能至关重要。
介质功能：二氧化硅薄膜作为栅极介质层，直接影响MOSFET的门极电容和阈值电压。薄膜的介电常数（约为3.9）和优异的绝缘性能，使其成为经典的栅极介质材料。随着技术的进步，业界对薄膜厚度的要求越来越苛刻，通常需要在纳米级别精确控制薄膜厚度，以确保栅极电容的精确调节。这种高精度要求进一步推动了磁控溅射技术的发展，因为该技术能够在低温条件下制备均匀且高质量的二氧化硅薄膜。
2. 半导体器件制造中的工艺要求与挑战
随着半导体工艺节点的缩小，二氧化硅薄膜在半导体器件中的作用越来越关键。尤其是在先进的逻辑器件和存储器制造中，薄膜的介电性能和热稳定性决定了器件的整体性能。
工艺要求：在先进半导体制造中，二氧化硅薄膜不仅要求具备高介电强度和低漏电流，还需要具有优异的界面平整性和低应力特性。特别是在三维结构（如FinFET和3D NAND）中，薄膜的均匀性和厚度控制至关重要。磁控溅射技术因其在低温下制备高质量薄膜的能力，成为满足这些高要求的理想选择。此外，随着工艺节点的不断缩小，制造过程中的温度控制变得更加重要，磁控溅射可以在相对低温下实现高质量的薄膜沉积，减少热应力对器件性能的影响。
挑战：在半导体制造中，如何在复杂结构上沉积均匀的二氧化硅薄膜是一个重要挑战。随着集成度的提高，器件结构变得更加复杂，传统的CVD方法在这种情况下可能无法保证薄膜的均匀性和质量。磁控溅射技术通过精确控制工艺参数，如溅射功率、气体流量和基片温度，能够在复杂结构上实现高均匀性的薄膜沉积。此外，磁控溅射的高真空工艺环境也有助于减少薄膜中的杂质含量，进一步提高薄膜的电学性能。
B. 光学元件中的应用1. 二氧化硅薄膜在抗反射涂层中的应用
在光学元件中，二氧化硅薄膜被广泛用作抗反射涂层，以减少光学表面的反射损失并提高透光率。抗反射涂层的效果取决于薄膜的折射率、厚度均匀性和表面光洁度。
光学性能：二氧化硅薄膜的折射率约为1.46，非常适合用作抗反射涂层。通过精确控制薄膜的厚度，可以在特定波长范围内实现最小反射，从而提高透射率。例如，在可见光波段，通常需要将二氧化硅薄膜的厚度控制在几百纳米以内，以实现最佳的抗反射效果。
均匀性与光洁度：抗反射涂层的性能高度依赖于薄膜的均匀性和表面光洁度。磁控溅射技术能够在大面积基片上沉积均匀且光洁的二氧化硅薄膜，确保光学器件在大视场下的均匀透光性。此外，磁控溅射的低温沉积工艺可以避免热引起的基片变形，从而保持光学表面的平整性，进一步提升抗反射涂层的性能。
2. 光学滤波器与波导结构中的二氧化硅薄膜
二氧化硅薄膜还在光学滤波器和光波导结构中扮演着关键角色。其优异的光学透明性和机械稳定性使其成为多层光学薄膜和波导结构的理想材料。
光学滤波器：在光学滤波器中，二氧化硅薄膜通常与其他高折射率材料（如二氧化钛）交替沉积，形成多层干涉结构。这种结构能够选择性反射或透射特定波长的光，从而实现光谱选择性。磁控溅射技术因其能够精确控制每一层薄膜的厚度和均匀性，被广泛应用于高性能光学滤波器的制造中。通过调整溅射参数，研究人员可以实现对滤波器性能的精确调控，例如窄带滤波器或宽带滤波器的设计。
光波导结构：在光波导中，二氧化硅薄膜通常作为包层材料，用于限制光的传播路径。二氧化硅的低折射率和低损耗特性，使其能够有效地引导光在波导中传播，同时减少光的散射和吸收损失。磁控溅射技术能够在复杂的三维结构上制备均匀的二氧化硅薄膜，从而满足高精度光波导的制造需求。例如，在硅基光子学中，磁控溅射制备的二氧化硅薄膜被广泛用于制造低损耗的光波导和光耦合器件。
C. 防护涂层与功能材料1. 二氧化硅在防腐、防刮等防护涂层中的应用
二氧化硅薄膜因其优异的化学稳定性和机械性能，成为防护涂层中的重要材料。它可以有效提高基材的耐腐蚀性、抗刮性以及耐磨损性能。
防腐涂层：在腐蚀性环境中，金属基材容易发生氧化和腐蚀，导致其性能下降。通过在金属表面沉积一层致密的二氧化硅薄膜，可以形成有效的屏障，防止氧气和腐蚀性介质的渗透，从而延长基材的使用寿命。磁控溅射技术能够在低温下制备高致密性的二氧化硅薄膜，适用于各种金属基材的表面防护。此外，磁控溅射沉积的薄膜具有良好的附着力和机械稳定性，即使在恶劣环境中也能保持其防护性能。
防刮涂层：二氧化硅薄膜的高硬度使其成为防刮涂层的理想选择。尤其是在电子设备、眼镜镜片和汽车玻璃等需要高耐磨性能的应用中，二氧化硅薄膜可以显著提高表面的抗刮擦能力。磁控溅射技术能够实现均匀且致密的薄膜沉积，确保涂层的均匀性和光学透明性，同时保持基材的原有性能。
2. 特殊功能薄膜中的二氧化硅应用探索
随着新兴技术的发展，二氧化硅薄膜在特殊功能薄膜领域的应用不断扩展，包括柔性电子、生物传感器和能量存储设备等领域。
柔性电子：在柔性电子器件中，二氧化硅薄膜被用作保护层或介电层，以提供机械支撑和电学隔离，同时保持器件的柔韧性。磁控溅射工艺能够在低温下制备具有良好柔性的二氧化硅薄膜，使其在弯曲和拉伸过程中不易开裂或剥离，从而确保柔性器件的长期稳定性和可靠性。
生物传感器：二氧化硅薄膜在生物传感器中也有着广泛的应用。例如，二氧化硅薄膜可以用作生物传感器的表面涂层，以增强传感器对目标分子的选择性和灵敏度。磁控溅射技术能够在传感器表面沉积超薄且均匀的二氧化硅涂层，同时保持传感器的电学和光学性能。通过进一步功能化二氧化硅表面，可以增强其与生物分子的特异性结合，从而提高传感器的检测精度。
能量存储设备：在能量存储设备（如锂离子电池）中，二氧化硅薄膜可以作为隔膜材料或电解质涂层，以提高电池的安全性和稳定性。二氧化硅薄膜的高电阻和化学稳定性能够有效防止电池短路和电解液分解，从而延长电池的使用寿命。磁控溅射技术可以在电池内部复杂结构上沉积均匀的二氧化硅薄膜，确保电池在充放电过程中保持高效稳定的性能。
