【正文】 用 領(lǐng)域，擴大了市場范圍，促進了透明導電薄膜的產(chǎn)業(yè)化。且薄膜的附著性很好，不易脫，并且分析了濺射電壓和濺射氣壓對方快電阻的影響。 在成膜過程中通常以無機玻璃作為基片，近年來有報道將薄膜沉積在柔 性有機陳地上，得到了接近沉積在玻璃襯底上的薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)。而用陶瓷靶材制備薄膜時，室溫下在純氬氣氣氛中即可沉積出較高的透過率的薄膜，成膜工藝簡單，薄膜特性較易控制，因此得到了廣泛應(yīng)用。這種方法由于反應(yīng)氣體控制較難，制膜重復(fù)性較差因而幾年已經(jīng)被TIO 燒結(jié)靶所取代。 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀存在的問題 目前，在濺射鍍膜技術(shù)中靶材的選擇與制作十分重要，在一些工業(yè)發(fā)達國家中靶材的開發(fā)與制作已經(jīng)作為一門專業(yè)技術(shù)而活躍在鍍膜技術(shù)領(lǐng)域中。制備 ITO 導電薄膜的方法很多 ,根據(jù)生產(chǎn)原理的不同 , ITO 生產(chǎn)技術(shù)概況 薄膜的生產(chǎn)技術(shù)主要有磁控濺射法、化學氣相沉淀法、噴霧熱分解法、真空蒸發(fā)法以及近年來發(fā)展起來的可大面積 成膜的溶膠 2 凝膠 ( Sol2Gel)技術(shù)等 5 種制膜工藝。為使銦資源增值 ,合理利用銦資源的重要途徑是開發(fā)高質(zhì)量 ITO 靶材或 ITO 薄膜 ,這樣不僅可改變國內(nèi)靠進口的局面 ,還可向世界市場提供 ITO 材料 ,形成自己的支柱產(chǎn)業(yè)。從 1990年至 1998 年 ,在液晶顯示器及其它顯示器上使用的銦錫氧化物 ,年平均增長 14% ,到 20xx 年 ,消費將增至 150 噸 , ITO 市場需求前景看好。近年來 ,隨著信息技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展 , ITO 薄膜的 武漢職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 17 供需市場越來越大。 cm) 、高可見光透射率 ( ≥ 90% ) 、紅外高反射比、良好的化學穩(wěn)定性、玻璃基體結(jié)合牢固、抗擦傷及其半導體特性等優(yōu)點 ,被廣泛應(yīng)用于太陽能電池、顯示器、氣敏元件、抗靜電涂層以及半導體 /絕緣體 /半導體 ( SIS)異質(zhì)結(jié)、現(xiàn)代戰(zhàn)機和巡航導彈的窗口等。 第三章 摻錫氧化銦（ ITO） 摻錫氧化銦 ( Indium Tin Oxide 簡稱 ITO)是一種重摻雜、高簡并 n 型半導體。m 厚、硬度達 10GPa 的亞表面，然后沉積 3~5181。為克服此類問題，發(fā)展了多重表面工程技術(shù)，即利用幾種表面工程技術(shù)依次對材料進行表面改性，獲得的表面改性層具有單一表面技術(shù)無法比擬的優(yōu)點。相對于非常硬的涂層，襯底太軟無法承受載荷壓力。自支撐濺射沉積在提高薄膜與基體結(jié) 合力、消除薄膜內(nèi)部缺陷、制備高純薄膜等方面具有重要作用。利用高速沉積在替代傳統(tǒng)電鍍方面具有誘人前景。沉積速率超過 1181。實現(xiàn)高速沉積主要需要解決的問題是在提高靶材電流密度的同時，不會產(chǎn)生弧光放電；由于功率密度的提高，靶材、襯底的冷卻能力需要相應(yīng)提高等。 圖 武漢職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 16 新型磁控濺射鍍膜工藝 從一般的金屬靶材濺射、反應(yīng)濺射、偏壓濺射等，伴隨著工業(yè)需求及新型磁控濺射技術(shù)的出現(xiàn)，低壓濺射、高速沉積、自支撐濺射沉積、多重表面工程以及脈沖濺射等新型工藝成為目前該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。實驗發(fā)現(xiàn)，用直流磁控濺射法制備的氧化鋁薄膜在 550nm 處的透過率只有 45%，而利用脈沖磁控濺射技術(shù)制備時，其在 550nm 處的透過率大于97%。實驗發(fā)現(xiàn)，采用中頻 (10～ 200kHz)的脈沖磁控濺射技術(shù)可以有效克服以上問題。 脈沖磁控濺射技術(shù)（ PMS） 脈沖磁控濺射技術(shù)在制備絕緣薄膜和各種氧化物、氮化物薄膜方面性能優(yōu)越。薄膜時發(fā)現(xiàn)不僅提高了沉積速率，還增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用這種多源非平衡磁控濺射技術(shù)可以制備多層膜和合金膜，且成膜速率比傳統(tǒng)的磁控濺射技術(shù)高 2～ 3 倍。為了更進一步提高膜層的均勻性，也可采用多源非平衡磁控濺射技術(shù)。 在非平衡磁控濺射技術(shù)中，外圍磁場的強度大于中心的磁場強度，這樣，磁鐵中并非所有的磁力線都經(jīng)中心點形成回路，而是有一部分磁力線指向基底。 非平衡磁控濺射（ UBMS） 近年發(fā)展起來的非平衡磁控濺射技術(shù)是為了獲得密度較高 (2mA／㎝178。由于磁性材料對磁場的屏蔽作用，圖 武漢職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 15 濺射沉積時它們會減弱或改變靶表面的磁場分布，影響濺射效率。射頻磁控濺射相對于直流磁控濺射的主要優(yōu)點是，它不要求作為電極的靶材是導電的。同濺射一樣，磁控濺射也分為直流 (DC)磁控濺射和射頻 (RF)磁控濺射。這兩種結(jié)構(gòu)中，磁場方向都基本平行于陰極表面，并將電子運動有效地限制在陰極附近。 如果加上一平行于陰極表面的磁場，就可以將初始電子的運動限制在鄰近陰極的區(qū)域，從而增加氣體原子的離化效率。通過增大加速電壓的方法也同時增加了電子的平均自由程，從而也不能有效地增加離化效率。這些所謂初始電子 (primary electrons )的平均自由程隨電子能量的增大而增大，但隨氣壓的增大而減小。為了說明這一點，先討論一下濺射過程。 磁控濺射 通常的濺射方法，濺射效率不高。 (5)單晶靶由于焦距碰撞 (級聯(lián)過程中傳遞的動量愈來愈接近原子列方向 )，在密排方向上發(fā)生優(yōu)先濺射。 (3)入射離子質(zhì)量增大，濺射率增大。 (2)入射離子能量增大 (在幾千電子伏范圍內(nèi) )，濺射率 (濺射出來的粒子數(shù)與入射離子數(shù)之比 )增大。在這種級聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運動的足夠動量，離開靶被濺射出來。 濺射 濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。 1Pa,濺射氣體已經(jīng)不足以維持高的放電電流 ,只有以濺射工作氣體與被濺 射材料蒸汽組成的混合氣體來維持放電的情況下 ,才能夠在低壓下形成高的放電電流 ,實現(xiàn)上述情況需要靶材料的自濺射率大于1, 當濺射率非常高 ,以至于在完全沒有惰性氣體的情況下也能維持放電 ,就是僅用離化的被濺射材料的蒸汽來維持放電 ,這種磁控濺射運作方式就叫自濺射 ,圖 12 是Cu、 Ag 和 Ti 的磁控管電流與維持放電工作氣壓間的函數(shù)關(guān)系 ,反映出不同濺射模式下所需的工作條件。磁控濺射在真空室壓力大約 0還必須很好地把等離子體限制在濺射靶表面附近 ,并且獲得最大氣體的離化率和濺射靶冷卻條件。由此可能制備出新的薄膜材料 ,發(fā)展新的濺射技術(shù)。被濺射材料的離子化而導致從離子生成薄膜 。 自濺射 實現(xiàn)高速率濺射和自濺射是近幾年來濺射技術(shù)關(guān)注和研究的一個方向 38,高速率濺射和自濺射可以縮短濺射鍍膜的時間 ,提高工業(yè)生產(chǎn)的效率 。孿生靶濺射系統(tǒng)成為目前化合物薄膜濺射鍍膜生產(chǎn)的理想技術(shù)。孿生靶濺射技術(shù)大大提高磁控濺射運行的穩(wěn)定性 ,可避免被毒化的靶面產(chǎn)生電荷積累 ,引起靶面電弧打火以及陽極消圖 圖 武漢職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 12 失的問題 ,濺射速率 高 ,為化合物薄膜的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。 頻交流磁控濺射在單個陰極靶系統(tǒng)中 ,與脈沖磁控濺射有同樣的釋放電荷、防止打弧作用。最近的研究表明脈沖的磁控管放電也能夠?qū)е卤冗B續(xù)的直流放電更熱、更高能等離子體。近幾年來發(fā)展起來的脈沖濺射和中頻濺射技術(shù)可以在反應(yīng)濺射絕緣介質(zhì)薄膜的 過程中 ,釋放靶表面積累的電荷、防止放電打弧的現(xiàn)象 ,并具有濺射速率 快、沉積速率高等優(yōu)點。 直流反應(yīng)濺射則可以使用導體及高摻雜半導體材料作為靶材 ,沉積介質(zhì)薄膜 ,有較高的濺射速率。 56MHz)是很早就開始應(yīng)用的濺射技術(shù) ,在二極濺射系統(tǒng)中已經(jīng)被采用 ,直流濺射方法用于被濺射材料為導電材料的濺射和反應(yīng)濺射鍍膜 中 ,其工藝設(shè)備簡單 ,有較高的濺射速率。 該工藝的主要不足之處：高功率下產(chǎn)生液滴，從而影響鍍層的質(zhì)量。 5)入射粒子能量高 , 膜的致密 度高 , 強度和耐磨性好。 電弧既是蒸發(fā)源和離化源又是加熱源和離子濺射清洗的離子源。 2)金屬離化率高 , 可達 80% 以上 , 因此鍍膜速率高 , 有利于提高膜基附著性和膜層的性能。 多弧離子鍍的優(yōu)點及不足 1)陰極電弧蒸發(fā)源不產(chǎn)生溶池 , 可以任意設(shè)置于鍍膜室適當?shù)奈恢?, 也可以采用多個電弧蒸發(fā)源。另外，通過輸入反應(yīng)性氣體也能析出陶瓷等化合物薄膜。與此同時 ,在離子鍍時代替氬氣導入一部分反應(yīng)氣體生成化合物薄膜 ,形成了反應(yīng)性離子鍍法 。是在真空蒸發(fā)和真空濺射技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的鍍膜技術(shù)。但是，由于制作大功率連續(xù)式激光器的成本較高，所以它的應(yīng)用范圍有一定的限制，目前尚不能在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。此外，激光加熱可以達到極高的溫度，利用激光束加熱能夠?qū)δ承┖辖鸹蚧衔镞M行“閃光蒸發(fā)”。 激光束蒸發(fā)源蒸鍍法 采用激光束蒸發(fā)源的蒸鍍技術(shù)是一種理想的薄膜制備方法。在鋼帶上連續(xù)真空鍍鋁的大型設(shè)備中，高頻感應(yīng)加熱蒸鍍工藝已經(jīng)取得令人滿意的結(jié)果。 高頻感應(yīng)蒸發(fā)源蒸鍍法 高頻感應(yīng)蒸發(fā)源是將裝有蒸發(fā)材料的石墨或陶瓷坩鍋放在水冷的高頻螺旋線圈中央，使蒸發(fā)材料在高頻帶內(nèi)磁場的感應(yīng)下產(chǎn)生強大的渦流損失和磁滯損失，致使蒸發(fā)材料升溫，直至氣化蒸發(fā)。 電子束蒸發(fā)源的特點為 1. 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。目前，在我國 e 型電子槍和空心陰極電子槍都已成功地應(yīng)用于蒸鍍及離子鍍的設(shè)備中。利用 空心陰極電子槍蒸鍍時，產(chǎn)生的蒸發(fā)離子能量高，離化率也高，因此，成膜質(zhì)量好。 空心陰極電子槍是利用低電壓，大電流的空心陰極放電產(chǎn)生的等離子電子束作為加熱源。 e 型電子槍可以產(chǎn)生很多的功率密度，能融化高熔點的金屬，產(chǎn)生的蒸發(fā)粒子能量高，使膜層和基底結(jié)合牢固，成膜的質(zhì)量較好。直槍的缺點是蒸鍍的材料會污染槍體結(jié)構(gòu)，給運行的穩(wěn)定性帶來困難，同時發(fā)射燈絲上逸出的鈉離子等也會引起膜層的污染，最近由西德公司研究，在電子束的出口處設(shè)置偏轉(zhuǎn)磁場，并在燈絲部位制成一套獨立的抽氣系統(tǒng)而做成直槍的改進形式，不但徹底干便了燈絲對膜的污染，而 且還有利于提高槍的壽命。 直槍是一種軸對稱的直線加速槍，電子從燈絲陰極發(fā)射，聚成細束，經(jīng)陽極加速后打在坩鍋中使鍍膜材料融化和蒸發(fā)。 環(huán)形槍是由環(huán)形的陰極來發(fā)射電子束，經(jīng)聚焦和偏轉(zhuǎn)后打在坩鍋內(nèi)使金屬材料蒸發(fā)。電子束蒸發(fā)克服了一般電阻加熱蒸發(fā)的許多缺點，特別適合制作熔點薄膜材料和高純薄膜材料。據(jù)日本專利報道，可采用 20％～ 30％的氮化硼和能與其相熔的耐火材料所組成的材料來制作坩鍋，并在表 面涂上一層含 62％～ 82％的鋯，其余為鋯硅合金材料。 電阻加熱方式的缺點是：加熱所能達到的最高溫度有限，加熱器的壽命液較短。 電阻蒸發(fā)源蒸鍍法 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，讓氣流通過，對蒸發(fā)材料進行直接加熱蒸發(fā)，或者把待蒸發(fā)材料放入氧化鋁，氧化鈹?shù)熔徨佒羞M 行間接加熱蒸發(fā)，這就是電阻加熱蒸發(fā)法。 在室溫 KT ?293? ,氣體分子直徑 ???? 時，由氣體分子動力學可知氣體分子平均自己程 ? 可表示為 ppkTn322 10522 1?????????? （式中 k 為波爾茲曼常數(shù)， n 為氣體分子密度。 在真空環(huán)境下，若物質(zhì)表面靜壓強為 P，則單位時間內(nèi)從單位凝聚相表面蒸發(fā)出的質(zhì)量，即蒸發(fā)率為 式中 α 為蒸發(fā)系數(shù)， M 為克分子量， T 為凝聚相物質(zhì)的溫度。當它的平均厚度增加到一定厚度后，在基片表面緊密結(jié)合而沉積成一層連續(xù)性薄膜。由于（ 1）后續(xù)分子直接入射到晶核上；（ 2）已吸收分子和小晶核移徒到一起形成晶粒；（ 3）兩個晶核長大到互相接觸合并成晶粒等三個因素，使晶粒不斷長大結(jié)合。當蒸氣分子入射到基片上密度大時，晶核形成 容易，相應(yīng)成核數(shù)目也就增多。在化學吸附（化學鍵力引起的吸附）和物理吸附（靠分子間范德瓦爾斯力產(chǎn)生的吸附）作用下，蒸氣分子就吸附在基片表面上。如果將固體材料置于真空中加熱至此材料蒸發(fā)溫度時，在氣化熱作用下材料的分子或原子具有足夠的熱震動能量去克服固體表面原子間的吸引力，并以一定速度逸出變成氣態(tài)分子或原子向四周迅速蒸發(fā)散射。測試時通常使用冷水、熱水、酸類以及各種有機溶劑，在國際標準中也有判斷鏡片材料的耐火性測試。 5. 化學性質(zhì) 化學性質(zhì)反映了在鏡片制造及日常生活中，鏡片材料對于化學物質(zhì)的反應(yīng)特性，或是在 某些極端條件下材料的反應(yīng)特性。 4. 電性質(zhì) 電性質(zhì)表示了材料電磁波和電效應(yīng)的特性，由物理定律決定，有時需將鏡片的光學性質(zhì)與電性質(zhì)聯(lián)系。 沸點。 線性膨脹系數(shù)：預(yù)先設(shè)定的溫度范圍。 熱性質(zhì)主要包括： 熱傳導系數(shù)。該測試是在一個恒定速度下增加壓力直到 100 牛頓。落球試驗即使用一個 16 克的鋼球從 高處對準鏡片中心落下的測試。我們常見的反映鏡片機械性質(zhì)的特性有： 比重； 硬度； 彈性系數(shù) E（或楊氏系數(shù)）：壓力和在排除壓力后恢復(fù)最初形狀時產(chǎn)生的相應(yīng)變形之間的比率。在眼鏡光學里，衍 射現(xiàn)象是需引起重視的，因為衍射會使鏡片表面產(chǎn)生異常干擾，尤其是在使用不當或不小心在鏡片表面造成的磨損的情況下。目前合格的眼鏡片只有非常少量的散射光線產(chǎn) 武 漢職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 4 生，通?？梢院雎圆挥?。然而當鏡片由于外界污染而弄臟或表面由于油漬而模糊不清時會產(chǎn)生散射。 4) 光線散射和衍射 ① 散射：散射是光線在各個方向上被散播的一種現(xiàn)象，它一般在固體的表面以及透 明材料的內(nèi)部產(chǎn)生。通過鏡片抵達眼睛的光通量 φγ 相當于鏡片前表面的入射量 φ ，減去鏡片前、后表面的反射量 φρ ，減去可能被材料吸收的流