納米材料導(dǎo)論第三章納米薄膜材料pvd-資料下載頁
2025-04-14 00:08本頁面
【正文】 射 ⑤合金膜的鍍制 ⑥化合物膜的鍍制 ⑦離子束濺射 濺射方法： 靶材為良導(dǎo)體的濺射 適合任何一類靶材的濺射 沉積溫度低，沉積速率高 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 直流濺射沉積裝置示意圖 接通電源，陰極靶上的負(fù)高壓在兩極間產(chǎn)生輝光放電并建立起一個(gè)等離子區(qū) 帶正電的 Ar離子 加速轟擊陰極靶，使靶物質(zhì)表面濺射 ，并以分子或原子狀態(tài)沉積在基片表面，形成靶材料的薄膜。 ①直流二級(jí)濺射 抽真空 通 Ar氣，使真空室內(nèi)達(dá)到濺射氣壓 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 ③射頻濺射 其 缺點(diǎn) 是大功率的射頻電源不僅價(jià)高，而且對(duì)于人身防護(hù)也成問題。因此，射頻濺射不適于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。 可以制取從導(dǎo)體到絕緣體任意材料的膜 ,可在大面積基片上沉積薄膜。 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 ④磁控濺射 具有高速、低溫、低損傷等優(yōu)點(diǎn)。高速是指沉積速率快，低溫和低損傷是指基片的溫升低、對(duì)膜層的損傷小。 在濺射過程中，由陰極發(fā)射出來的電子在電場(chǎng)的作用下具有向陽極運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。但是，在垂直磁場(chǎng)的作用下，它的運(yùn)動(dòng)軌跡被其彎曲而重新返回靶面。 束縛和延長(zhǎng)了電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高電子對(duì)工作氣體的電離效率和濺射沉積率。 磁控濺射是應(yīng)用最廣泛的一種濺射沉積方法，其主要原因是這種方法的沉積速率可以比其他濺射方法高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 ZnO薄膜作為極好的透明電極材料，主要用作太陽電池的窗口材料，對(duì)促進(jìn)廉價(jià)太陽電池的發(fā)展具有重要意義。 磁控濺射法是目前（尤其是國(guó)內(nèi)）研究最多、最成熟的一種 ZnO薄膜制備方法 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 (2)濺射制膜技術(shù)的應(yīng)用 ? ① 濺射制膜法適用性非常之廣。 ?就薄膜的組成而言，單質(zhì)膜、合金膜、化合物膜均可制作。 ?就薄膜材料的結(jié)構(gòu)而言，多晶膜、單晶膜、非晶膜都行。 ?若從材料物性來看，可用于研制光、電、聲、磁或優(yōu)良力學(xué)性能的各類功能材料膜。 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 以化合物膜的制備為例，說明濺射制膜法的意義和工藝技術(shù)特點(diǎn)。 見書 p60 ②高溫材料的低溫合成。 利用濺射技術(shù)可在較低溫度下制備許多高溫材料的薄膜。 如 TiN、 TiC、B4C、 BiC、 PbTi03及金剛石薄膜等。 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 ③多層結(jié)構(gòu)的連續(xù)形成。 用濺射法容易制備化學(xué)組成按層變化的多層膜。具體做法大致有以下兩種。 a．變換放電氣體法。對(duì)于同一種靶在不同的放電氣體中濺射，所得薄膜當(dāng)然不同。因而只需在濺射過程中變換放電氣體就能連續(xù)形成多層膜。 b．多靶輪換法。連續(xù)制作多層結(jié)構(gòu)的另一種做法是多靶輪換濺射。即在同一個(gè)工作室內(nèi)安裝 2個(gè)以上的不同靶陰極。有的是陽極可以轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到與某個(gè)靶子相對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行濺射。也有的是安裝主、輔靶，以電路的通斷來控制靶子是否被濺射。 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 基片（光學(xué)玻璃）座為一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的不銹鋼圓筒，在整個(gè)濺射過程中它一直在旋轉(zhuǎn)以避免樣品表面的溫升過高。 當(dāng)制備 Cu－高聚物（ PTFE）納米鑲嵌膜時(shí)，交替地驅(qū)動(dòng) PTFE 靶和銅靶，控制各個(gè)靶的濺射時(shí)間來調(diào)控銅粒子的密度與分布。 濺射法亦可用來制備銅－高聚物 納米鑲嵌膜 ，這種鑲嵌膜是把金屬納米粒子鑲嵌在高聚物的基體中。 兩個(gè)位相差為 90度 的磁控濺射靶 ：一是銅靶，用直流驅(qū)動(dòng)，在 Ar離子的濺射下可產(chǎn)生銅的納米粒子；另一個(gè)是聚四氟乙烯（ PTFE）靶，由射頻電源驅(qū)動(dòng)， 靶直徑為 55mm. 4 離子鍍膜 定義：離子鍍就是在鍍膜的同時(shí)，采用帶能離子轟擊基片表面和膜層的鍍膜技術(shù)。離子轟擊的目的在于改善膜層的性能。離子鍍是鍍膜與離子轟擊改性同時(shí)進(jìn)行的鍍膜過程。 1－陽極 2－蒸發(fā)源 3－進(jìn) 氣口 4－輝光放電區(qū) 5－ 陰極暗區(qū) 6－基片 7－絕 緣支架 8－直流電源 9－ 真空室 10－蒸發(fā)電源 11－真空系統(tǒng) 直流二極型離子鍍示意圖 納米材料及納米工藝 第 三 章 納米薄膜材料 材料化學(xué) 系 當(dāng)基片加上負(fù)高壓時(shí)，在坩堝和基片之間便產(chǎn)生輝光放電，離化的惰性氣體離子被電場(chǎng)加速并轟擊基片表面，從而實(shí)現(xiàn)基片的表面清洗，完成表面清洗后，開始離子鍍膜，首先將待鍍材料在坩堝中加熱并蒸發(fā)，蒸發(fā)原子進(jìn)入等離子體區(qū)與離化的惰性氣體以及電子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生離化，離化的蒸汽離子受到電場(chǎng)的加速，打到基片上最終形成膜。
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