蒸發(fā)法薄膜制備ppt課件-文庫(kù)吧資料
2025-01-21 09:29本頁(yè)面
【正文】 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/m ● 定義：利用高能激光作為熱源來(lái)蒸鍍薄膜的方法。/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 。 3） 高頻發(fā)生器昂貴 。 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） 蒸發(fā)源的溫度均勻穩(wěn)定 ， 不易產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象 。 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(xiàn)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)。 4）陰極結(jié)構(gòu)防止極間放電，又避免了燈絲 污染。 2）收集極使正離子對(duì)膜的影響減少。以上，多為 270 176。 偏轉(zhuǎn) 270176。 ● 直槍 軸對(duì)稱(chēng)的直線(xiàn)加速電子槍?zhuān)帢O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。 4） 當(dāng)加速電壓過(guò)高時(shí)產(chǎn)生軟 X射線(xiàn)會(huì)對(duì)人體有傷 害 。 2） 多數(shù)化合物在受到電子轟擊時(shí)會(huì)部分分解 。 3） 熱量直接加在鍍料上 ， 熱效率高 ， 傳導(dǎo) ， 輻射 的熱損失少 。 ● 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 。但浸潤(rùn)好意味著 有輕微合金化，只能用 1次。不侵潤(rùn)時(shí)，為點(diǎn)蒸發(fā)源，若用絲式蒸發(fā)源時(shí)鍍料易脫落。反之，是不浸潤(rùn)的。 金屬電阻蒸發(fā)源材料 加工性： W最差，室溫很脆，需 400℃ 高溫退火 Mo好 Ta最好 金屬蒸發(fā)源與鍍料的反應(yīng) 例子：鉭與金； 鋁、鐵、鎳、鈷等與鎢、鉬、鉭。 4） 耐熱性好 ， 熱源變化時(shí) ， 功率密度變化較小 。 2rmt???5. 蒸發(fā)源的類(lèi)型 最常用的加熱方式： ? 電阻法、 ? 電子束法、 ? 高頻感應(yīng) ? 激光 一、電阻蒸發(fā)源 蒸發(fā)源材料的要求 1） 熔點(diǎn)要高 ， 熔點(diǎn)要高于被蒸發(fā)物質(zhì)的蒸發(fā)溫度 （ 多在 1000~2022℃ ） ； 2） 飽和蒸氣壓低 ， 減少蒸發(fā)源材料蒸氣的污染 .要求：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(shí)的溫度 。 假設(shè)厚度沉積速率為 t，膜的密度為 ? 2dStdm ??? ? ? ?232222 4c os4 xhmhxhmt??????????上式說(shuō)明了源 —基距為 h，偏離基片中心 x距離時(shí)的厚度，很顯然，當(dāng)源 —基距一定時(shí)， x=0處，即處于基片中心的膜厚 t0最大： 20 4 hmt???? ?? ? 2320 11hxtt??膜厚分布 : 源 —基距、基片尺寸對(duì)膜厚分布的影響 討論 t/t0 h t/t0 x 基片尺寸一定時(shí) 源 —基距一定時(shí) (2)小平面蒸發(fā)源的膜厚分布 特點(diǎn)：射入小孔的分子方向不改變 在 θ角方向蒸發(fā)的材料質(zhì)量與 cosθ成正比 ??? dmdm ??? c os22022])/(1[c o shxtrmt??? ???20 hmt???半球面 (余弦散射定理 ) ?=? ? 點(diǎn)源與小平面蒸發(fā)源相比，厚度的均勻性要好一些 ? 但淀積速率要低得多 ，單位質(zhì)量的原料所得膜厚 1/4 課堂思考 ，說(shuō)明為什么制備薄膜時(shí)需要真空？ (1)點(diǎn)源 蒸發(fā)源放在球心， 基板放在球面上， 可得到均勻薄膜。 通?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)確定厚度沉積速率 s(197。 ?影響薄膜純度的因素： ； 、坩堝的污染； 。 ? 水汽易與金屬膜反應(yīng) ， 或與加熱器材料反應(yīng) 。 ? 大氣的殘余物 （ O N CO H2O） ， 擴(kuò)散泵油蒸氣 ， 真空室吸氣 。 （ 2）可以縮短源 —基距使蒸氣分子順利達(dá)到基片，但薄膜生長(zhǎng)不易控制，受蒸發(fā)源影響大。 算出 ?約為 5~50cm。 （ 4）蒸氣分子要與殘余氣體分子碰撞，兩者都可能與基片碰撞。 例 注意 實(shí)驗(yàn)室溫度條件下采用真空蒸發(fā)沉積銀膜， 黏附系數(shù)為 1,求真空沉積腔內(nèi)的壓強(qiáng)為 1Pa時(shí)的蒸發(fā)速率 解：查表得 1Pa下蒸發(fā)溫度分別為 1300K： 001 3 ???? ?G(kg/m2?s, Pa) ?溫度變化對(duì)蒸發(fā)速率的影響 在高真空條件下，原材料的蒸發(fā)溫度比較低，蒸發(fā)比較容易，真空腔內(nèi)其他分子數(shù)所占比例非常小，主要以蒸發(fā)氣體分子為主，所以可以近似認(rèn)為蒸發(fā)系數(shù)等于 1；并且基片足夠清潔時(shí)黏附系數(shù)也等于 1。 ，增大蒸發(fā)系數(shù) α。 由此，蒸發(fā)材料分為兩種： 1）蒸發(fā)：蒸發(fā)溫度大于熔點(diǎn)，大多數(shù)金屬 2）升華：加熱溫度小于熔點(diǎn)，如 Cr、 Ti、 Mo、Fe等 ——決定因素 ② ②蒸發(fā)速率：?jiǎn)挝幻娣e上，單位時(shí)間內(nèi)從氣相到達(dá)固相表面并能夠停留的分子數(shù)。 ——決定因素 ① ①飽和蒸氣壓：氣 —液 平衡 稱(chēng)為飽和，飽和狀態(tài)的氣體與液體分別稱(chēng)為飽和氣體與飽和液體，該狀態(tài)下的壓力稱(chēng)為飽和蒸氣壓。 該階段的主要作用因素：飽和蒸氣壓 蒸氣流在蒸發(fā)源與基片之間的飛行 ,該階段的主要作用因素：分子的平均自由程 凝聚 → 成核 → 核生長(zhǎng) → 連續(xù)薄膜 ③真空蒸發(fā)鍍膜的特點(diǎn)
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