蒸發(fā)法薄膜制備ppt課件-wenkub
2023-01-30 09:29:44 本頁(yè)面
【正文】 ?? ??2例 已知鋁的蒸氣壓與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 : 蒸氣壓 (Pa) 102 100 102 溫度 (K) 1245 1490 1830 求在 102Pa蒸氣壓下，溫度變化 1%時(shí)蒸發(fā)速率的變化 解：將上表值代入公式： TBAPv ??lg可求得多個(gè) B值，求平均，得 B值為 ?104 根據(jù)公式： TdTTBGdG ?????? ??2102Pa下 %191021183 0155 2 ???????? ??? ?GdG說明 蒸發(fā)源溫度影響巨大，必須嚴(yán)格控制蒸發(fā)溫度！ ——決定因素 ③ 討論 Pv Pb ?背底真空度與飽和蒸氣壓有何關(guān)系？ （ 1） Pb?Pv （ 2） Pv?Pb是能夠成膜的關(guān)鍵 （ 3）保持高真空，以使在較低的蒸氣壓下就可以蒸發(fā)成膜，也可以降低能耗。 dtAdNJ??單位面積 停留分子數(shù) dtAdNdNJ??? 飛離碰撞dtAdN?碰撞碰撞頻率 dtAdN?飛離逸出幾率 ? ?m k TPPJ hv??2??當(dāng) α=1， Ph=0時(shí)，蒸發(fā)速率最大 m k TPJ vm ?2??如何獲得最大蒸發(fā)速率？ ，減少逸出； （特殊情況除外）； ，增大蒸氣壓。 A優(yōu)點(diǎn) (1)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易； (2) 成膜速率快， ?m/min； (3)制得的薄膜純度高、分布均勻； (4)薄膜生長(zhǎng)機(jī)理單純。 特點(diǎn)（與 CVD相比） (1)需要使用固態(tài)的或者熔融態(tài)的物質(zhì)作為沉積過程的源物質(zhì)； (2)源物質(zhì)經(jīng)過物理過程而進(jìn)入氣相； (3)需要相對(duì)較低的氣體壓力環(huán)境； a)其他氣體分子對(duì)于氣相分子的散射作用較小 b)氣相分子的運(yùn)動(dòng)路徑近似為一條直線； c)氣相分子在襯底上的沉積幾率接近 100％。1. 平均自由程的定義及公式，物理含義 2. 三種常見的真空泵，它們的特點(diǎn)及具體應(yīng)用。 (4)在氣相中及在襯底表面大多不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ①定義 ：簡(jiǎn)稱真空蒸鍍，在真空腔室中加熱原材料，使其以 原子 或者 分子 的形式逸出（ 熔化升華 ），形成蒸 氣 流，入射到基片表面并凝結(jié)成連續(xù)薄膜的方法。 ——決定因素 ① ①飽和蒸氣壓：氣 —液 平衡 稱為飽和，飽和狀態(tài)的氣體與液體分別稱為飽和氣體與飽和液體，該狀態(tài)下的壓力稱為飽和蒸氣壓。 ，增大蒸發(fā)系數(shù) α。 （ 4）蒸氣分子要與殘余氣體分子碰撞，兩者都可能與基片碰撞。 （ 2）可以縮短源 —基距使蒸氣分子順利達(dá)到基片，但薄膜生長(zhǎng)不易控制，受蒸發(fā)源影響大。 ? 水汽易與金屬膜反應(yīng) ， 或與加熱器材料反應(yīng) 。 通常可以通過實(shí)驗(yàn)確定厚度沉積速率 s(197。 2rmt???5. 蒸發(fā)源的類型 最常用的加熱方式： ? 電阻法、 ? 電子束法、 ? 高頻感應(yīng) ? 激光 一、電阻蒸發(fā)源 蒸發(fā)源材料的要求 1） 熔點(diǎn)要高 ， 熔點(diǎn)要高于被蒸發(fā)物質(zhì)的蒸發(fā)溫度 （ 多在 1000~2022℃ ） ； 2） 飽和蒸氣壓低 ， 減少蒸發(fā)源材料蒸氣的污染 .要求：蒸發(fā)材料的蒸發(fā)溫度低于蒸發(fā)源材料在平衡蒸氣壓為 108托時(shí)的溫度 。 金屬電阻蒸發(fā)源材料 加工性： W最差，室溫很脆，需 400℃ 高溫退火 Mo好 Ta最好 金屬蒸發(fā)源與鍍料的反應(yīng) 例子：鉭與金； 鋁、鐵、鎳、鈷等與鎢、鉬、鉭。不侵潤(rùn)時(shí)，為點(diǎn)蒸發(fā)源，若用絲式蒸發(fā)源時(shí)鍍料易脫落。 ● 電阻蒸發(fā)源的缺點(diǎn) 1）不能蒸發(fā)某些難熔金 屬和氧化物 2） 不能制備高純度薄膜 電子束加熱的特點(diǎn) 一、優(yōu)點(diǎn)： 1） 采用聚焦電子束 ， 功率密度高 ， 可蒸發(fā)高熔點(diǎn) 鍍料 （ 3000℃ 以上 ） 如 W， Mo， Ge， SiO2， Al2O3等 。 2） 多數(shù)化合物在受到電子轟擊時(shí)會(huì)部分分解 。 ● 直槍 軸對(duì)稱的直線加速電子槍，陰極發(fā)射電子，陽(yáng)極加速，缺點(diǎn)是體積大，成本高，蒸鍍材料會(huì)污染槍體，燈絲逸出的 Na+離子污染膜層。以上，多為 270 176。 4）陰極結(jié)構(gòu)防止極間放電，又避免了燈絲 污染。 2） 蒸發(fā)源的溫度均勻穩(wěn)定 ， 不易產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象 。 3） 高頻發(fā)生器昂貴 。/s ） 。 可調(diào) 351nm 308nm 248nm 193nm 30ns 200ns 2030ns 2530ns 10002022 120Hz 5Hz 10Hz 104W/cm2 105106 105W/cm2 650mJ 34J 準(zhǔn)分子激光的特點(diǎn)：波長(zhǎng)短、脈寬短、頻率低 CO2激光 —— 連續(xù)激光 材料表面溫度： ?? dPrT s /)1(2 ??P:激光功率 r:反射率 d:光點(diǎn)直徑 k:導(dǎo)熱系數(shù) 例： P=100W,r=0， d=1mm,k=50W/m在納秒級(jí)短脈沖激光的作用期間，靶體內(nèi)束斑處原子的擴(kuò)散和液相的對(duì)流來不及發(fā)生，靶材的各組份元素一致氣化，不出現(xiàn)分餾現(xiàn)象。 (3) 在基板上沉積形成薄膜 在絕熱膨脹的等離子體遇到靶對(duì)面的基板后即在上面凝結(jié)形成薄膜 。 第二， 由于等離子體的瞬間爆炸式發(fā)射，以及等離子體沿軸向空間的約束效應(yīng)，防止了在輸運(yùn)過程中可能出現(xiàn)的成份偏析。 ⑶ 蒸發(fā)粒子與等離子混合體能量高 ， 入射原子在襯底表面的擴(kuò)散劇烈 。 PLA的缺點(diǎn)： (1)薄膜表面存在微米 亞微米尺度的顆粒物； (2)制備的薄膜面積較??； (3)某些靶膜成分不一致 。AP 39。AP 39。 ABBABABABABABAMMWWPPMMnnPPGG????MP /例： 1527℃ 時(shí)蒸發(fā)鎳鉻合金 （ Ni80%， Cr20%） 。 Z=1的例子，坡莫合金 活度修正 經(jīng)時(shí)變化（ Z≠1 ） 設(shè)蒸發(fā)初期，易蒸發(fā)成分 A優(yōu)先蒸發(fā)，考察表面成分
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