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正文內(nèi)容

蒸發(fā)法薄膜制備ppt課件(編輯修改稿)

2025-02-11 09:29 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2)蒸發(fā)舟 ● 用金屬箔制成,箔厚 , 可蒸發(fā) 塊狀、絲狀、粉狀鍍料 ● 注意避免局部過(guò)熱, 發(fā)生飛濺 3)外熱坩堝 二、電子束蒸發(fā)源 ● 定義:將鍍料放入水冷銅坩堝中 , 利用高能電子束轟擊鍍料 ,使其受熱蒸發(fā) 。 ● 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) 采用水冷坩堝 , 可避免坩堝材料的蒸發(fā) , 及 坩堝與鍍料的反應(yīng) , 制得高純度薄膜 。 3) 熱量直接加在鍍料上 , 熱效率高 , 傳導(dǎo) , 輻射 的熱損失少 。 二 、 缺點(diǎn): 1) 電子槍發(fā)出的一次電子和蒸發(fā)材料發(fā)出的二 次電子會(huì)使蒸發(fā)原子和殘留氣體電離 , 影響 膜層質(zhì)量 。 2) 多數(shù)化合物在受到電子轟擊時(shí)會(huì)部分分解 。 3) 設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 昂貴 。 4) 當(dāng)加速電壓過(guò)高時(shí)產(chǎn)生軟 X射線會(huì)對(duì)人體有傷 害 。 4) 電子束蒸發(fā)源的結(jié)構(gòu) ● 環(huán)形槍:環(huán)狀陰極發(fā)射電子,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn):陰極與坩堝近,陰極材料的蒸發(fā)污染; 陰極與坩堝加有高壓,導(dǎo)致閃火、輝光放電, 并隨蒸氣壓力和電壓增加,導(dǎo)致功率、效率上不去。 ● 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。 ● 偏轉(zhuǎn)槍 偏轉(zhuǎn) 180176。 偏轉(zhuǎn) 270176。, e型槍 e型槍優(yōu)點(diǎn) 1)電子束偏轉(zhuǎn) 180 176。以上,多為 270 176。 , 避免了鍍膜材料對(duì)槍體的污染,并給鍍 膜留出了更大的空間。 2)收集極使正離子對(duì)膜的影響減少。 3)吸收極使二次電子對(duì)基板的轟擊減少。 4)陰極結(jié)構(gòu)防止極間放電,又避免了燈絲 污染。 5)可通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)改變電子束的轟擊位置。 三、高頻感應(yīng)蒸發(fā)源 ● 原理:將鍍料放在坩堝中,坩堝放在高頻螺旋線圈的中央,使鍍料在高頻電磁場(chǎng)的感應(yīng)下產(chǎn)生渦流損失和磁滯損失(對(duì)鐵磁體)而升溫蒸發(fā)。 二 ) 特點(diǎn): 1) 蒸發(fā)速率大 , 可比電阻蒸發(fā)源大 10倍左右 。 2) 蒸發(fā)源的溫度均勻穩(wěn)定 , 不易產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象 。 3) 鍍料是金屬時(shí)可自身產(chǎn)生熱量 , 坩鍋可選用與蒸發(fā)材料反應(yīng)最小的材料 。 三 ) 缺點(diǎn): 1) 蒸發(fā)裝置必須屏蔽 , 否則會(huì)對(duì)廣播通訊產(chǎn)生影響 。 2) 線圈附近壓強(qiáng)超過(guò) 102Pa時(shí) , 高頻電場(chǎng)會(huì)使殘余氣體電離 。 3) 高頻發(fā)生器昂貴 。 四、激光蒸發(fā) ● 優(yōu)點(diǎn): 1) 加熱溫度高 , 可蒸發(fā)任何吸收激光的材料 ( 如石墨 , 熔點(diǎn)為 3500 ℃ ) 。 2) 采用非接觸式加熱 , 避免了蒸發(fā)源的污染 , 非常適宜于制備高純薄膜 。 3) 蒸發(fā)速率可極高 ( 如 Si可得到 106197。/s ) 。 4) 方便于多源順序蒸發(fā)或多源共蒸發(fā) 。 ● 定義:利用高能激光作為熱源來(lái)蒸鍍薄膜的方法。 激光器 材料 波長(zhǎng) 脈寬 脈沖頻率 功率 連續(xù)激光器 CO2 / / 100W 脈沖 激光器 準(zhǔn)分子激光 紅寶石 YAG Nd玻璃 XeF XeCl KrF ArF 6943197。 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/mk 石墨表面 1000 ℃ , 改用粉末狀鍍料,導(dǎo) 熱系數(shù)下降 1個(gè)量級(jí) 脈沖激光 特點(diǎn) :閃爍蒸發(fā),有利 于控制化學(xué)成分和防止 分解;又由于材料氣化 時(shí)間短,不足以使周圍 材料達(dá)到蒸發(fā)溫度,所 以不易出現(xiàn)分餾現(xiàn)象。 脈沖激光 燒蝕 ( Pulsed Laser Ablation) 定義:將準(zhǔn)分子激光器所產(chǎn)生的高強(qiáng)度脈沖激光束聚焦于靶材表面,使之產(chǎn)生高溫并熔蝕,并進(jìn)一步產(chǎn)生高溫高壓 等離子體 ,等離子體作定向局域膨脹發(fā)射并在襯底上淀積形成薄膜。 PLA成膜過(guò)程 1. 激光表面熔蝕,使 蒸發(fā)粒子和等離子體 產(chǎn)生 局域等溫 膨脹發(fā)射 3. 在基板上沉積形成薄膜 (1) 激光與靶的作用過(guò)程 高強(qiáng)度脈沖激光照射靶材時(shí),靶材吸收激光束能量并使束斑處的靶材溫度迅速升高至蒸發(fā)溫度以上,使靶材 氣化蒸發(fā)并電離,從而形成局域化的高濃度 蒸發(fā)粒子與等離子混合體 。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(lái)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。 (2) 等離子體的定向局域等溫絕熱膨脹發(fā)射 靶表面等離子體區(qū)繼續(xù)吸收激光的能量,產(chǎn)生進(jìn)一步的電離,等離子體區(qū)的溫度和壓力迅速升高,以等溫(激光作用時(shí))和絕熱(激光終止時(shí))膨脹的方式沿靶面軸線向空間中傳播,傳播的速度可高達(dá) 105~ 106cm/s,具有 瞬間爆炸 的形式,在空間中形成細(xì)長(zhǎng)的等離子體羽輝。羽輝的空間分布可用高次余弦 cosn?描述, ?為相對(duì)靶面法線的夾角。 n的典型值為 5~ 10,視靶材而異。 (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 。 等離子體能量在 10~ 103eV之間 , 其最可幾分布為 60~ 100 eV, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)蒸發(fā)和濺射產(chǎn)物的能量 。 PLA的主要特點(diǎn)
點(diǎn)擊復(fù)制文檔內(nèi)容
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