【正文】 實踐環(huán)節(jié) ZPD450鍍膜機； EPD500電子束蒸發(fā)沉積設備； ； ，并提出改進意見； ； 。 (3)利用激光束加熱 ,能夠對某些化合物或合金進行 “ 閃爍蒸發(fā) ” ，有利于保證膜成分的化學比或防止分解；又由于材料氣化時間短促，不足以使四周材料達到蒸發(fā)溫度，所以激光蒸發(fā)不易出現(xiàn)分餾現(xiàn)象。 激光蒸發(fā)的優(yōu)點 (1)激光加熱可達到極高的溫度，可蒸發(fā)任何高熔點材料，且獲得很高的蒸發(fā)速率。 將大功率激光器，置于真空室外，使高能量的激光束透過窗口進入真空室中，經(jīng)棱鏡或凹面鏡聚焦，照射到蒸發(fā)材料上，使之加熱氣化蒸發(fā)。 特點：和普通的真空蒸鍍法相比，熱壁法的最顯著特點是在 熱平衡狀態(tài)下 成膜。通常，熱壁較基板處于更高的溫度。 2．熱壁法 為獲得良好的 外延 生長膜，人們研究了熱壁外延生長法?？珊唵慰焖俚刂谱鳠o污染薄膜，并且也不會引起由于蒸發(fā)源輻射作用而造成基板溫度升高的問題。因而也是一種自加熱蒸發(fā)法。 電弧蒸發(fā)法是制取高熔點材料薄膜的一種較簡便的方法。這些問題雖可由電子束蒸發(fā)法解決，但所用設備復雜昂貴。 三、特殊的蒸發(fā)法 由于在用普通的電阻加熱蒸發(fā)法蒸發(fā)高熔點物質時，常存在加熱絲、坩堝與蒸發(fā)物質發(fā)生反應的問題。 由此可見， MBE特別適宜于制作具有復雜剖面的薄外延層。 MBE特別適于生長超晶格材料。 (4)可制按照普通熱平衡生長法難以生長的薄膜 MBE是一個動力學過程，即將入射的中性粒子 (原子或分子 )一個一個地堆積在襯底上進行生長，而不是一個熱力學過程，所以它可生長按照普通熱平衡生長方法難以生長的薄膜。因此，膜的組分和摻雜濃度可隨源的變化作迅速調整。 分子束外延制膜方法的特點（ 1/3） (1)生長過程可控 MBE雖然也是一個以氣體分子論為基礎的蒸發(fā)過程，但它并不以蒸發(fā)溫度為控制參數(shù)，而是用系統(tǒng)中的四極質譜儀、原子吸收光譜等近代分析儀器，精密地監(jiān)控分子束的種類和強度，從而嚴格控制生長過程與生長速率。 其突出的優(yōu)點是能生長極薄的單晶膜層，且能夠精確控制膜厚、組分和摻雜。它是 在超高真空條件下，將薄膜諸組分元素的分子束流，直接噴到襯底表面，從而在其上形成外延層的技術 。 分子束外延 分子束外延 (MBE)是新發(fā)展起來的外延制膜方法。典型的外延方法有液相外延法、氣相外延法和分子束外延法。因此，從這個意義講也相似于反應蒸鍍法。 所謂三溫度法，就是分別控制低蒸氣壓元素 (Ⅲ )的蒸發(fā)源溫度 TⅢ 、 高蒸氣壓元素 (Ⅴ )的蒸發(fā)源溫度 TⅤ 和基板溫度 Ts(一共三個溫度 )。因此，淀積在基板上的膜層會偏離化合物的化學計量比。 三溫度法 三溫度法從原理上講，它就是雙蒸發(fā)源蒸發(fā)法。 反應蒸發(fā)法 所謂反應蒸發(fā)法就是將活性氣體導入真空室，使活性氣體的原子、分子和從蒸發(fā)源逸出的蒸發(fā)金屬原子、低價化合物分子 在基板表面淀積過程中發(fā)生反應 ,從而形成所需高價化合物薄膜的方法。 反應蒸發(fā)法主要用于制備高熔點的絕緣介質薄膜，如氧化物、氮化物和硅化物等。為使薄膜厚度分布均勻，基板常需要進行轉動。 缺點：蒸發(fā)速率難于控制，且蒸發(fā)速率不能太快。如果顆粒尺寸很小，幾乎能對任何成分進行同時蒸發(fā)，故瞬時蒸發(fā)法常用于合金中元素的蒸發(fā)速率相差很大的場合。 1．瞬時蒸發(fā)法 瞬時蒸發(fā)法又稱 “ 閃爍 ” 蒸發(fā)法。 一、合金的蒸發(fā) 蒸發(fā)二元以上的合金及化合物的主要問題，是蒸發(fā)材料在氣化過程中，由于各成分的飽和蒸氣壓不同，使得其蒸發(fā)速率也不同，會發(fā)生分解和分餾，從而引起薄膜成分的偏離。 高頻感應蒸發(fā)源的缺點 （ 1） 蒸發(fā)裝置必須屏蔽，并需要較復雜和昂貴的高頻發(fā)生器； （ 2）如果線圈附近的壓強超過 10–2Pa，高頻場就會使殘余氣體電離，使功耗增大。 高頻感應蒸發(fā)源的優(yōu)點 (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)蒸發(fā)材料是金屬時，蒸發(fā)材料可產(chǎn)生熱量。目前 e型槍已逐漸取代了直槍和環(huán)形槍。 圖 213 由于 e型槍能有效地抑制二次電子，可方便地通過改變磁場來調節(jié)電子束的轟擊位置。同時 e型槍也大大減少了二次電子 (高能電子轟擊材料表面所產(chǎn)生的電子 )對基板轟擊的幾率。 所謂 e型是由電子運動軌跡而得名的。其功率從幾百到幾千瓦都有。 電子束蒸發(fā)源的結構型式 可通過設計和選用不同結構的電子槍來克服以上缺點。 (3)熱效率高 熱量可直接加到蒸鍍材料的表面，因而熱效率高，熱傳導和熱輻射的損失少。如蒸發(fā) W、 Mo、 Ge、 SiOAl2O3等。 電子束蒸發(fā)源的優(yōu)點 (1/2) (1)能量密度大、蒸發(fā)速率高 電子束轟擊熱源的束流密度高，能獲得遠比電阻加熱源更大的能量密度。 （例如 Ag在鎢絲上熔化后就會脫落，而 Al則不會。 在濕潤的情況下，由于材料的蒸發(fā)是從大的表面上發(fā)生的且比較穩(wěn)定，所以可認為是面蒸發(fā)源的蒸發(fā)；在濕潤小的時候，一般可認為是點蒸發(fā)源的蒸發(fā)。 2．蒸鍍材料對蒸發(fā)源材料的 “ 濕潤性 ” 在選擇蒸發(fā)源材料時，還必須考慮蒸鍍材料與蒸發(fā)源材料的 “ 濕潤性 ” 問題。 (4)具有良好的耐熱性，熱源變化時，功率密度變化較小。 (2)飽和蒸氣壓低：待蒸發(fā)材料的蒸發(fā)溫度低于蒸發(fā)源材料在平衡蒸氣壓為 108托時的溫度 (在 雜質較多的情況 下，可采用與 105托所對應的溫度 )。 采用電阻加熱法時應考慮蒸發(fā)源的材料和形狀。 一、電阻蒸發(fā)源 電阻加熱蒸發(fā)法：采用鉭、鉬、鎢等高熔點金屬，做成適當形狀的蒸發(fā)源，其上裝入待蒸發(fā)材料，讓電流通過，對蒸發(fā)材料進行直接加熱蒸發(fā)，或者把待蒸發(fā)材料放入Al2O3等坩堝中進行間接加熱蒸發(fā)。另外還有閃爍蒸發(fā)、激光熔融蒸發(fā)、弧光蒸發(fā)等方法。因此，必須將蒸發(fā)材料加熱到很高的蒸發(fā)溫度。 23 蒸發(fā)源的類型 蒸發(fā)源是蒸發(fā)裝置的關鍵部件。 圖中 1： 被鍍工件； 2：工件夾； 3： 工件夾支撐桿； 4： 蒸發(fā)源 。 圖中 O： 載盤公轉軸 ； O1， O2， O3： 載盤自轉軸 。 舉例如下圖所示 。 可見 ， 蒸發(fā)源的位置和蒸發(fā)速率對膜厚均勻性有較明顯的影響 。 1/2 ∣ 范圍內的最大和最小膜厚； t0為 x=0（ 原點）處的膜厚。這時蒸發(fā)膜厚的分布表達式如下： ?=(tmaxtmin)/t0 式中 ， ?為 x ≦ ∣ 177。D為基板直徑尺寸。 所以 對應 于一定 半徑 R的球形工件架 (此時源基距為 r=2Rcos?)來說 ，其內表面的膜 厚 只取決于蒸 發(fā)材料的性 質 ? 、 R值 的大小及蒸 發(fā) 源所 蒸 發(fā) 出來的 材料的質量 m的 多少 。 如圖 27。這種球面布置在理論上保證了膜厚的均勻性。 如圖 26。