【正文】 而 逐 漸 增 大（ 1/cosθ 規(guī)律增加 ） ， 然后減小 ，6070o 最大 。 （ 2）濺射產(chǎn)額： 12221 2 043 ( 1 )4 ( )MM E E k e VM M U???? ? ? ???M M2:分別為入射離子和靶材原子的質(zhì)量； U0:靶材表面束縛能， eV。 入射離子轟擊靶材時 ， 平均每個正離子能從靶材打出的原子數(shù)為濺射產(chǎn)額 （ ） 。 實際鍍膜過程采用異常輝光放電 。 ?線性級聯(lián)碰撞機制： 當入射離子的能量比較高時，表面原子的濺射以線性級聯(lián)碰撞機制為主。 濺射： 荷能粒子與固體 （ 靶材 ） 表面相互作用過程中 ，發(fā)生能量和動量的轉(zhuǎn)移 ， 當表面原子獲得足夠大的動能而脫離固體表面 ， 從而產(chǎn)生表面原子的濺射 。 ? 激光等離子體與基片表面相互作用 離子流相互作用圖 1入射光流； 2熱區(qū) 3激射逆流； 4基片 5凝聚物質(zhì) ? 在襯底表面沉積成膜 （ 3） PLD沉積特點： ? 可制備與靶材成分一致的多元化合物薄膜； ? 激光能量高度集中，可制備難熔材料的薄膜； ? 易在較低溫度下原位生長的織構(gòu)薄膜和外延單晶薄膜； ? 可制備高質(zhì)量納米薄膜或納米材料； ? 換靶裝置靈活，易實現(xiàn)多層膜及超晶格薄膜的生長； ? 設備效率高、可控性好、靈活性大； ? 不易制備大面積薄膜、激光成本高、表面熔滴形成。 脈沖激光沉積 （ Pulse Laser Deposition, PLD) 將高功率脈沖激光束聚焦作用于靶材表面，使靶材表面產(chǎn)生高溫及熔蝕，并進一步產(chǎn)生高溫、高壓等離子體，這種等離子體定向局域膨脹發(fā)射并在襯底上沉積而形成薄膜。 （ 2）雙源或多源蒸發(fā)法： 分別裝入各自的蒸發(fā)源中 ，然后獨立地控制各蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率 ， 使到達基片的各種原子與所需合金薄膜的組成相對應 。 合金膜的蒸鍍 對于兩種以上元素組成的合金或化合物，在蒸發(fā)時如何控制成分，以獲得與蒸發(fā)材料化學計量比不變的膜層？ （ 1）瞬時蒸發(fā)（閃爍蒸發(fā)）法： 瞬時蒸發(fā)示意圖 將細小的合金顆粒，逐次送到非常高溫蒸發(fā)器中，使一個一個的顆粒實現(xiàn)瞬間完全蒸發(fā)。 ⑤ 射頻加熱 ? 通過射頻線圈產(chǎn)生感應電流加熱，將待鍍材料蒸發(fā)。 發(fā)展成為一種新的技術(shù)： 脈沖激光沉積（ PLD） ④ 電弧蒸發(fā) 將待蒸發(fā)材料制成放電的電極，在薄膜沉積時通過調(diào)整真空室內(nèi)電極間的距離而點燃電弧，瞬間的高溫電弧將使電極端部產(chǎn)生蒸發(fā)而實現(xiàn)物質(zhì)的沉積。 ③ 激光蒸發(fā) 高功率激光束作為熱源蒸發(fā)待蒸鍍材料，激光光束通過真空室窗口打到待蒸發(fā)材料使之蒸發(fā)，最后沉積在基片上。 電子束聚焦方式： 靜電聚焦和磁偏轉(zhuǎn)聚焦 電子束產(chǎn)生后，需要對他進行聚焦而使其能夠直接打到被蒸發(fā)材料的表面。 ② 電子束蒸發(fā) 電子束通過 510kV的電場加速后 ， 聚焦并打到待蒸發(fā)材料表面 ， 電子束將能量傳遞給待蒸發(fā)材料使其熔化 ， 電子束迅速損失能量 。 加熱源形狀設計： 電阻加熱蒸發(fā)特點： 線狀 舟狀 坩堝 金屬加熱源及其合金的熔點 ?熔點高、蒸汽壓低、高溫冷卻脆性小的難熔金屬 W、 Mo、 Ta等。 電阻加熱源材料要求： ? 結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作方便； ? 支撐坩堝及材料與蒸發(fā)物反應； ? 難以獲得足夠高溫蒸發(fā)介電材料（ Al2O TiO2）； ? 蒸發(fā)率低； ? 加熱導致合金或化合物分解。 ?原材料豐富，經(jīng)濟耐用。 ?化學性能穩(wěn)定，高溫下不與蒸發(fā)材料反應。 ?熔點要高： 通常蒸發(fā)溫度為 10002022℃ ，要高于待蒸發(fā)溫度，不與被蒸發(fā)材料反應。 （ 3）真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)： 根據(jù)加熱原理分有： 電阻加熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、閃爍蒸發(fā)、激光熔融蒸發(fā)、射頻加熱蒸發(fā) 。 ? 蒸發(fā)鍍膜： 根據(jù)不同的金屬和化合物選擇合理的鍍膜工藝。 ? 預熔： 除去蒸發(fā)材料中的低熔點雜質(zhì)和吸附的氣體。 ~50cm ? 鍍前準備： 鍍件清洗、蒸發(fā)源制作和清洗、真空室清洗。 ? 蒸發(fā)系統(tǒng) ： 蒸發(fā)源和加熱裝置。 真空蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)與工藝 （ 1）蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)組成： ? 真空室： 放置鍍件和進行鍍膜的場所。 基片 2 3 / 201[ 1 ( / ) ]tth ???基板平面內(nèi)薄膜厚度分布： h：蒸發(fā)源與基片垂直距離 δ ： 蒸發(fā)源與基 片 水平距離 t0：電蒸發(fā)源正上方基板處薄膜的厚度 小平面蒸發(fā)源： 蒸發(fā)范圍局限在半球形空間，蒸發(fā)特性具有方向性。厚度分布取決于蒸發(fā)源的發(fā)射特性、蒸發(fā)源與基片的距離及幾何形狀。 基片材料與薄膜材料的物性差別： 結(jié)合強度和應力 。 鍍膜真空度： 真空度低導致殘余氣體分子對薄膜的污染 ，以及碰撞導致蒸發(fā)原子能量的降低 。 再蒸發(fā)： 吸附原子在基片表面擴散，停留一段時間發(fā)生再蒸發(fā)。 0 e x p ( / )N N l ???? 蒸發(fā)原子與基片表面原子的相互作用 反射： 發(fā)生彈性碰撞在極短的時間停留后被反彈回去。 ? 蒸發(fā)原子的遷移過程 蒸發(fā)粒子在蒸發(fā)源到基片的輸運過程中可能與氣體分子發(fā)生碰撞 ， 碰撞次數(shù)取決于分子的平均自由程 。 蒸發(fā)速率影響薄膜的沉積速率。 在真空中 ， 單位面積清潔表面上粒子的自由蒸發(fā)速率 ： 例題：計算 Ag 在 900℃ 、 104 torr時的蒸發(fā)速率。 2 .3vHBR??2） 蒸發(fā)速率： 當系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時 ， 物質(zhì)液態(tài)或固態(tài)與蒸汽間達到動態(tài)平衡 。 1） 飽和蒸汽壓與蒸發(fā)溫度： 物質(zhì)的蒸汽在與其固態(tài)或液態(tài)達到平衡時的壓力 ， 只與溫度有關(guān) 。 ? 蒸發(fā)過程 加熱使被蒸發(fā)材料的原子從固體或液體表面逸出 。 “熱”蒸發(fā)源 + “冷”基片 +真空環(huán)境 ?防止高溫下空氣分子與蒸發(fā)源反應