【正文】 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。 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(wèn)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)。 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。 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(wèn)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。 C) 有些化合物飽和蒸氣壓低，難于用電阻蒸發(fā)法。 真空蒸發(fā)鍍膜 化合物的蒸發(fā)問(wèn)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。 為了使膜厚均勻，通常需要基片旋轉(zhuǎn)。 關(guān)鍵是選取粉末料的粒度，蒸發(fā)溫度和進(jìn)料的速率。 合金的蒸發(fā)問(wèn)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(wèn)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)。 MP/合金的蒸發(fā)問(wèn)題 真空蒸發(fā)鍍膜 Example： 1527℃ 時(shí)蒸發(fā)鎳鉻合金（ Ni80%， Cr20%）。39。39。 scmgTMPG AA A ??)/(0 5 239。 真空蒸發(fā)鍍膜 合金的蒸發(fā)問(wèn)題 主要問(wèn)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(wèn)題，從而引起薄膜成分的偏離。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 PLD 的主要特點(diǎn) 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。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)。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)。 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。 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。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 脈沖激光燒蝕 ( Pulsed Laser Ablation, PLA Pulsed Laser Deposition, PLD) 原理： 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。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 4. 激光蒸發(fā)源 材料 波長(zhǎng) 脈沖寬度 脈沖頻率 功率 連續(xù)激光器 CO2 — — 100W 脈沖激光器 紅寶石 6943197。/s）。 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。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 4. 激光蒸發(fā)源 利用高能激光作為熱源來(lái)蒸鍍薄膜的方法。 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）鍍料是金屬時(shí)可自身產(chǎn)生熱 量。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 3. 高頻感應(yīng)蒸發(fā)源 特點(diǎn)： 1）蒸發(fā)速率大，可比電阻蒸發(fā)源 大 10倍左右。 5）可通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)改變電子束的轟擊位置。 3）吸收極使二次電子對(duì)基板的轟擊減少。 ，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。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 e型槍的優(yōu)點(diǎn)： 1）電子束偏轉(zhuǎn) 180 176。 軸對(duì)稱的直線加速電子槍，陰極發(fā)射電子，陽(yáng)極加速 B、直槍 (皮爾斯槍 ) 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 電子束蒸發(fā)源的結(jié)構(gòu)： C、 e型槍 偏轉(zhuǎn) 270176。 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 電子束蒸發(fā)源的結(jié)構(gòu)： A、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 導(dǎo)致：陰極材料的蒸發(fā)污染； 陰極與坩堝加有高壓， → 閃火、輝光放電，并隨蒸氣壓力和電壓增加而增加，功率、效率上不去。 3）設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，昂貴。 優(yōu)點(diǎn)： 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 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）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。 ?c)不要求浸潤(rùn)性，鍍料可絲狀、塊狀 易升華材料 (Cr)、不潤(rùn)濕材料 (Ag、 Cu) ?蒸發(fā)加熱絲的直徑： ，特殊 ,多股 真空蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)源的加熱方式 各種形狀的電阻蒸發(fā)源 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 真空蒸發(fā)鍍膜 PVD法 蒸發(fā)源的加熱方式 各種形狀的電阻蒸發(fā)源 3