《蒸發(fā)法薄膜制備》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 的厚度，很顯然，當(dāng)源 —基距一定時(shí)， x=0處，即處于基片中心的膜厚 t0最大： 20 4 hmt???? ?? ? 2320 11hxtt??膜厚分布 : 源 —基距、基片尺寸對(duì)膜厚分布的影響 討論 t/t0 h t/t0 x 基片尺寸一定時(shí) 源 —基距一定時(shí) (2)小平面蒸發(fā)源的膜厚分布 特點(diǎn)：射入小孔的分子方向不改變 在 θ角方向蒸發(fā)的材料質(zhì)量與 cosθ成正比 ??? dmdm ??? c os22022])/(1[c o shxtrmt??? ???20 hmt???半球面 (余弦散射定理 ) ?=? ? 點(diǎn)源與小平面蒸發(fā)源相比，厚度的均勻性要好一些 ? 但淀積速率要低得多 ，單位質(zhì)量的原料所得膜厚 1/4 課堂思考 ，說(shuō)明為什么制備薄膜時(shí)需要真空？ (1)點(diǎn)源 蒸發(fā)源放在球心， 基板放在球面上， 可得到均勻薄膜。 ?影響薄膜純度的因素： ； 、坩堝的污染； 。 ? 大氣的殘余物 （ O N CO H2O） ， 擴(kuò)散泵油蒸氣 ， 真空室吸氣 。 算出 ?約為 5~50cm。 例 注意 實(shí)驗(yàn)室溫度條件下采用真空蒸發(fā)沉積銀膜， 黏附系數(shù)為 1,求真空沉積腔內(nèi)的壓強(qiáng)為 1Pa時(shí)的蒸發(fā)速率 解：查表得 1Pa下蒸發(fā)溫度分別為 1300K： 001 3 ???? ?G(kg/m2?s, Pa) ?溫度變化對(duì)蒸發(fā)速率的影響 在高真空條件下，原材料的蒸發(fā)溫度比較低，蒸發(fā)比較容易，真空腔內(nèi)其他分子數(shù)所占比例非常小，主要以蒸發(fā)氣體分子為主，所以可以近似認(rèn)為蒸發(fā)系數(shù)等于 1；并且基片足夠清潔時(shí)黏附系數(shù)也等于 1。 由此，蒸發(fā)材料分為兩種： 1）蒸發(fā)：蒸發(fā)溫度大于熔點(diǎn)，大多數(shù)金屬 2）升華：加熱溫度小于熔點(diǎn)，如 Cr、 Ti、 Mo、Fe等 ——決定因素 ② ②蒸發(fā)速率：?jiǎn)挝幻娣e上，單位時(shí)間內(nèi)從氣相到達(dá)固相表面并能夠停留的分子數(shù)。 該階段的主要作用因素：飽和蒸氣壓 蒸氣流在蒸發(fā)源與基片之間的飛行 ,該階段的主要作用因素：分子的平均自由程 凝聚 → 成核 → 核生長(zhǎng) → 連續(xù)薄膜 ③真空蒸發(fā)鍍膜的特點(diǎn) B缺點(diǎn) (1)薄膜與基片的附著力??； (2)工藝重復(fù)性不好，膜厚不易控制； (3)不能淀積高熔點(diǎn)物質(zhì)； (4)加熱器具易污染薄膜原材料。 第一章 薄膜技術(shù)基礎(chǔ) 作 業(yè) 第二章、真空蒸發(fā)鍍膜 物理氣相沉積 ● 定義 物理氣相沉積 (physical vapor deposition， PVD)是利用某種物理過(guò)程，如物質(zhì)的熱蒸發(fā)或在受到粒子轟擊時(shí)物質(zhì)表面原子的濺射等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)原子從源物質(zhì)到薄膜的可控轉(zhuǎn)移的過(guò)程。 3. 常見(jiàn)真空計(jì)的類(lèi)型及使用范圍 4. 現(xiàn)有機(jī)械泵、分子泵，請(qǐng)將他們按適當(dāng)?shù)捻樞蜻B接到真空制膜腔體上（畫(huà)圖），并說(shuō)明理由。 ②主要部件 分子泵 機(jī)械泵 排氣口 觀(guān)察窗 電源 基片 加熱器 線(xiàn)纜 (1)真空室 (2)蒸發(fā)源 (3)基板 (4)基板加熱器 及測(cè)溫器等： 真空蒸發(fā)的過(guò)程 蒸發(fā)逸出 粒子輸運(yùn) 凝聚成膜 凝聚相 → 氣相 。 平衡 氣相與液相的 能量、質(zhì)量 交換相等 一定溫度下，氣態(tài)與液態(tài)分子數(shù)目交換相等 真空蒸發(fā)近似平衡過(guò)程，需保持真空與溫度 常識(shí) 氣與汽不一樣 臨界溫度與室溫相比不同 室溫下，汽可壓縮成液體，氣不可壓縮成液體 ?蒸氣壓方程 —控制溫度與壓強(qiáng) Step1： 克拉伯龍 ——克勞修斯方程 ? ?sg vv VVTHdTdP??Pv飽和蒸氣壓， Hv摩爾 氣化熱 或者 液化熱， V摩爾體積 Step2： 忽略液體體積 ,氣體狀態(tài)方程 vggsg PRTVVVV ??? ,Step3： 代入克 —克方程 2TdTRHPdP vvv ??Step4： 解微分方程 TBAPv ??lg安托萬(wàn)方程安托萬(wàn)常數(shù) Pv T ● 蒸發(fā)溫度 定義：飽和蒸氣壓為 102托時(shí)的溫度。 不完全蒸發(fā)、逸出 從液面逸出 α蒸發(fā)系數(shù) Ph液體靜壓 (個(gè) /m2?s, Pa) ?以質(zhì)量表示的最大蒸發(fā)速率 vvm PTMPkTmmJG ?????? ? 2 ?(kg/m2?s, Pa) 溫度、飽和蒸氣壓變化，引起蒸發(fā)速率變化，但是溫度決定飽和蒸氣壓，故而溫度決定蒸發(fā)速率 這里的溫度是沉積腔內(nèi)蒸氣的溫度，因此接近蒸發(fā)源的溫度，但不是基片的溫度。 決定因素③ 蒸氣分子平均自由程與碰撞幾率 （ 1）蒸氣分子的平均自由程 各符號(hào)的意義 : n， d， P， T 注意 n： 蒸氣分子與殘余氣體分子碰撞， 忽略蒸氣分子之間的碰撞 殘余氣體分子密度 d： 碰撞截面直徑，蒸發(fā)分子小 蒸發(fā)分子直徑 P： 蒸發(fā)分子已脫離蒸發(fā)源表面 腔內(nèi)壓強(qiáng) (真空 ) T： 蒸發(fā)分子溫度，但遠(yuǎn)離蒸發(fā)源 略低于蒸發(fā)溫度 22422221PdTPdkTdn????????討論 平均自由程與源 —基距的關(guān)系 ? ? 2dPT帕????工作時(shí)，沉積腔內(nèi)的壓強(qiáng)在 ~，蒸氣溫度在 1000~1500K， 分子直徑約 10197。 （ 2）蒸氣分子與殘余氣體分子的碰撞幾率 ?/1 xef ???表示蒸氣分子飛越 x距離后，與殘余氣體的碰撞幾率 (1)?增加 10倍，f減小 7倍 (2)若要求 f≤, 源基距為 25cm 則 P ≤3 103Pa ● 殘余氣體的組成及其影響 。 ? 在設(shè)計(jì)優(yōu)良的系統(tǒng)中 ，擴(kuò)散油蒸氣不明顯。/s) (1)以原子個(gè)數(shù)表示的沉積速率 : AAMsNG ??(2)雜質(zhì)原子的粘附系數(shù)為 1，則雜質(zhì)原子的沉積速率即為碰撞頻率 : m k TP?? 2?(3)兩者相比可得雜質(zhì)濃度公式 : RTMsPMcgA?? 2?提高純度的措施： ，蒸發(fā)可比濺射低 5個(gè)數(shù)量級(jí) ，蒸發(fā)比濺射高
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1