蒸发法镀膜是将固体材料置于真空室内,在真空条件下,将固体材料加热蒸发,蒸发出来的原子或分子能自由地弥布到容器的器壁上。当把一些加工好的基板材料放在其中时,蒸发出来的原子或分子就会吸附在基板上逐渐形成一层薄膜。根据蒸发源不同,真空蒸发镀膜法又可 以分为四种:电阻蒸发源蒸镀法;电子束蒸发源蒸镀法;高频感应蒸发源蒸镀法;激光束蒸发源蒸镀法。本实验采用电阻蒸发源蒸镀法制备金属薄膜材料。蒸发镀膜,要求从蒸发源出来的蒸汽分子或原子,到达被镀膜基片的距离要小于镀膜室内残余气体分子的平均自由程,这样才能保证蒸发物的蒸汽分子能无碰撞地到达基片表面。保证薄膜纯净和牢固,蒸发物也不至于氧化。真空镀膜技术首先用于生产光学镜片。连云港光学真空镀膜
电子束蒸发与热蒸发的区别在于:电子束蒸发是用一束电子轰击物体,产生高能量进行蒸发, 热蒸发通过加热完成这一过程。与热蒸发相比,电子束蒸发提供了高能量;但将薄膜的厚度控制在 5nm 量级将是困难的。在这种情况下,带有厚度监控器的良好热蒸发器将更合适。 与热蒸发相比,电子束蒸发具有许多优点 1、电子束蒸发可以将材料加热到比热蒸发更高的温度。这允许高温材料和难熔金属(例如钨、钽或石墨)的非常高的沉积速率和蒸发。 2、电子束蒸发可以沉积更薄、纯度更高的薄膜。坩埚的水冷将电子束加热严格限制在由源材料占据的区域,从而消除了相邻组件的任何不必要的污染。 3、电子束蒸发源有各种尺寸和配置,包括单腔或多腔。钛金真空镀膜工艺流程真空镀膜技术被誉为较具发展前途的重要技术之一,并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。
电子束蒸发可以蒸发高熔点材料,比一般电阻加热蒸发热效率高、 束流密度大、蒸发速度快,制成的薄膜纯度高、质量好,通过晶振控制,厚度可以较准确地控制,可以广泛应用于制备高纯薄膜和各种光学材料薄膜。电子束蒸发的金属粒子只能考自身能量附着在衬底表面,台阶覆盖性比较差,如果需要追求台阶覆盖性和薄膜粘附力,建议使用磁控溅射。在蒸发温度以上进行蒸发试,蒸发源温度的微小变化即可引起蒸发速率发生很大变化。因此,在镀膜过程中,想要控制蒸发速率,必须精确控制蒸发源的温度,加热时应尽量避免产生过大的温度梯度。蒸发速率正比于材料的饱和蒸气压,温度变化10%左右,饱和蒸气压就要变化一个数量级左右。
真空镀膜:离子镀膜法:目前比较常用的组合方式有:活性反应蒸镀法(ABE)。利用电子束加热使膜材气化;依靠正偏置探极和电子束间的低压等离子体辉光放电或二次电子使充入的氧气、氮气、乙炔等反应气体离化。这种方法的特点是:基板温升小,要对基板加热,蒸镀效率高,能获得三氧化铝、氮化钛(TiN)、碳化钛(TiC)等薄膜;可用于镀机械制品、电子器件、装饰品。空心阴极离子镀(HCD)。利用等离子电子束加热使膜材气化;依靠低压大电流的电子束碰撞使充入的气体Ar或其它惰性气体、反应气体离化。这种方法的特点是:基板温升小,要对基板加热,离化率高,电子束斑较大,能镀金属膜、介质膜、化合物膜;可用于镀装饰镀层、机械制品。观察窗的玻璃较好用铅玻璃,观察时应戴上铅玻璃眼镜,以防X射线侵害人体。
ALD允许在原子层水平上精确控制膜厚度。而且,可以相对容易地形成不同材料的多层结构。由于其高反应活性和精度,它在精细和高效的半导体领域(如微电子和纳米技术)中非常有用。由于ALD通常在相对较低的温度下操作,因此在使用易碎的底物例如生物样品时是有用的,并且在使用易于热解的前体时也是有利的。由于它具有出色的投射能力,因此可以轻松地应用于结构复杂的粉末和形状。 众所周知,ALD工艺非常耗时。例如,氧化铝的膜形成为每个循环0.11nm,并且每小时的标准膜形成量为100至300nm。由于ALD通常用于制造微电子和纳米技术的基材,因此不需要厚膜形成。通常,当需要大约μm的膜厚度时,就膜形成时间而言,ALD工艺是困难的。作为物质限制,前体必须是挥发性的。另外,成膜靶必须能够承受前体分子的化学吸附所必需的热应力。真空镀膜机镀膜常用在相机、望远镜,显微镜的目镜、物镜、棱镜的表面,用以增加像的照度。连云港光学真空镀膜
在真空中制备膜层,包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。连云港光学真空镀膜
真空镀膜:等离子体镀膜:在物理的气相沉积中通常采用冷阴极电弧蒸发,以固体镀料作为阴极,采用水冷使冷阴极表面形成许多亮斑,即阴极弧斑。弧斑就是电弧在阴极附近的弧根。在真空条件下,用引弧针引弧,使真空金壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电,阴极表面快速移动着多个阴极弧斑,不断迅速蒸发甚至“异华”镀料,使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体,并能迅速将镀料沉积于基体。在极小空间的电流密度极高,弧斑尺寸极小,估计约为1μm~100μm,电流密度高达105A/cm2~107A/cm2。连云港光学真空镀膜
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