真空蒸發(fā)鍍膜ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-12 04:22本頁(yè)面
【正文】 薄膜。 主要原因： A、由于采用閃爍蒸發(fā)，脈沖作用時(shí)間短，表面熔蝕區(qū)只有 1～ 10μm，而靶的其他部分（包括夾具、墊板等）處于絕熱狀態(tài)，不受激光加熱的影響，從而保證了蒸發(fā)原子與靶材的一致性。 B、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(guò)程中可能出現(xiàn)的成份偏析。 C、成膜的的原子、分子和離子具有極快的運(yùn)動(dòng)速度，增強(qiáng)了原子間的結(jié)合力，消除了由于不同種類原子與襯底之間粘接系數(shù)不同所引起的成份偏離。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 PLD的主要特點(diǎn) 2. 準(zhǔn)分子激光波長(zhǎng)短，其輻射頻率位于紫外波段，易于被金屬、氧化物、陶瓷、玻璃、高分子材料和塑料等多種材料吸收。用其加熱可以達(dá)到極高的溫度，可蒸發(fā)任何高熔點(diǎn)材料，并且可以獲得很高的沉積速率 (10～50nm/min)。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 PLD的主要特點(diǎn) 3. 由于采用等離子體成膜，能量高， 入射原子在襯底表面的擴(kuò)散劇烈 。并且由于脈沖頻率低 ，使得成膜原子的擴(kuò)散時(shí)間也足夠長(zhǎng)。因此薄膜的附著力好，易于在低溫下實(shí)現(xiàn)外延生長(zhǎng)，特別適合于制作高溫超導(dǎo)、鐵電、壓電、電光等功能薄膜。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 PLD 的主要特點(diǎn) 4. 由于等離子體具有極高的前向速度，真空室中殘留氣體的散射作用相對(duì)減弱，因此 PLD往往不要求在高真空下進(jìn)行（例如，制備 YBa2Cu3O7δ高溫超導(dǎo)薄膜的本底真空通常為 10Pa），簡(jiǎn)化了設(shè)備，縮短了生產(chǎn)周期。 PLD的缺點(diǎn)： (1) 薄膜表面存在微米 亞微米尺度的顆粒物； (2) 薄膜面積較小； (3) 某些靶膜成分不一致。 真空蒸發(fā)鍍膜 合金的蒸發(fā)問題 主要問題： 蒸發(fā)材料在氣化過(guò)程中，由于各成分的飽和蒸氣壓不同，使得其蒸發(fā)速率也不同，會(huì)發(fā)生分解和分餾等問題，從而引起薄膜成分的偏離。 )/(0 5 239。 scmgTMPG AA A ??)/(0 5 239。 scmgTMPG BBB??BABAMMPPGGBA39。39。?=1？？？ 真空蒸發(fā)鍍膜 合金中各成分的飽和蒸氣壓服從拉烏爾定律： ABBABABABAMMWWPPMMPPGGBA ????39。39。在質(zhì)量百分含量一定的情況下，蒸發(fā)速率與該組元 成正比。 MP/合金的蒸發(fā)問題 真空蒸發(fā)鍍膜 Example： 1527℃ 時(shí)蒸發(fā)鎳鉻合金（ Ni80%， Cr20%）。 Pcr=101Torr， PNi=102Torr 21??????? ??CrNiNiCrNiCrNiCrMMWWPPGG∴ A、 Cr先蒸發(fā)完，薄膜組分偏離合金化學(xué)計(jì)量比； B、靠近基片膜層為富 Cr層，由于 Cr容易氧化，使薄膜有良好附著力； C、膜層結(jié)構(gòu)：先富 Cr， NiCr，表面富 Ni。 合金的蒸發(fā)問題 真空蒸發(fā)鍍膜 對(duì)于合金來(lái)說(shuō)，拉烏爾定律不嚴(yán)格成立，通常需要引入活度系數(shù) S進(jìn)行修正： )/(0 5 2 scmgTMPXSG AAAAA ??合金的蒸發(fā)問題 真空蒸發(fā)鍍膜 又稱“閃蒸法”，將細(xì)小的合金顆粒，逐次送到非常熾熱的蒸發(fā)器中，使顆粒在瞬間完全蒸發(fā)。 常用于合金中元素的蒸發(fā)速率相差很大的場(chǎng)合。 關(guān)鍵是選取粉末料的粒度，蒸發(fā)溫度和進(jìn)料的速率。 1. 瞬時(shí)蒸發(fā)法 合金的蒸發(fā)問題 真空蒸發(fā)鍍膜 將合金的每一成分，分別裝入各自的蒸發(fā)源中，然后獨(dú)立地控制各蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率，以控制薄膜的組成。 為了使膜厚均勻，通常需要基片旋轉(zhuǎn)。 2. 雙源或多源蒸發(fā)法 合金的蒸發(fā)問題 真空蒸發(fā)鍍膜 化合物的蒸發(fā)問題 化合物的蒸發(fā)方式常見的有三類： ?? （ 1）已講述過(guò)的蒸發(fā)方法：電阻加熱法、電子束加熱等； ?? （ 2）反應(yīng)蒸發(fā)法； ?? （ 3）雙源或多源蒸發(fā)法 → 三溫度法和分子束外延。 真空蒸發(fā)鍍膜 化合物的蒸發(fā)問題 電阻加熱的缺點(diǎn)： A) 化合物的熔點(diǎn)較高，電阻加熱溫度不夠。 B) 許多化合物在高溫下會(huì)分解，如 Al2O3， TiO2等會(huì)失氧。 C) 有些化合物飽和蒸氣壓低，難于用電阻蒸發(fā)法。 電阻加熱法 真空蒸發(fā)鍍膜 化合物的蒸發(fā)問題 原理： 將活性氣體導(dǎo)入真空室，使之與被蒸發(fā)的金屬原子，低價(jià)化合物分子在基板表面反應(yīng)，形成所需化合物薄膜。 反應(yīng)蒸發(fā)法 Al（蒸發(fā)） +O2（活性氣體） → Al2O3 Sn（蒸發(fā)） +O2（活性氣體） → SnO2 Si（蒸發(fā)） +C2H2（活性氣體） → SiC 真空蒸發(fā)鍍膜 化合物的蒸發(fā)問題 反應(yīng)蒸發(fā)法 反應(yīng)的位置： A）蒸發(fā)源表面，會(huì)降低蒸發(fā)速率，盡量避免。 B）源與基片之間，由于氣壓為 102Pa， λ=50cm，反應(yīng)的幾率很小。 C）基片表面，氣體的吸附時(shí)間比空間中氣體原子與蒸發(fā)原子碰撞的馳 豫時(shí)間長(zhǎng)得多。在安裝上將氣體直接噴到基片表面。 真空蒸發(fā)鍍膜 化合物的蒸發(fā)問題 特殊的蒸發(fā)法 在高真空下，將鍍料做成兩個(gè)棒狀電極，通電使其發(fā)生電弧放電，使接觸部分達(dá)到高溫而蒸發(fā)。 電弧蒸發(fā)法 優(yōu)點(diǎn)： 可蒸發(fā)高熔點(diǎn)材料，克服了電阻加熱可能存在的污染及反應(yīng)，又比電子束蒸發(fā)便宜。 不足： 適用于導(dǎo)電材料，蒸發(fā)速率難以控制，放電時(shí)飛濺的電極材料微粒會(huì)對(duì)膜層有影響。 真空蒸發(fā)鍍膜 化合物的蒸發(fā)問題 特殊的蒸發(fā)法 熱壁法 1）蒸發(fā)在石英管中進(jìn)行，通常石英管溫度比基片高，使蒸發(fā)原子、分子通過(guò)石英管被導(dǎo)向基板，生成薄膜。 2）是個(gè)熱平衡過(guò)程，可制備外延薄膜，但可控性、重復(fù)性差。
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