蒸發(fā)法薄膜制備ppt課件-展示頁
2025-01-24 09:29本頁面
【正文】 B缺點 (1)薄膜與基片的附著力?。? (2)工藝重復(fù)性不好，膜厚不易控制； (3)不能淀積高熔點物質(zhì)； (4)加熱器具易污染薄膜原材料。 (4)在氣相中及在襯底表面大多不發(fā)生化學反應(yīng) ①定義 ：簡稱真空蒸鍍，在真空腔室中加熱原材料，使其以 原子 或者 分子 的形式逸出（ 熔化升華 ），形成蒸 氣 流，入射到基片表面并凝結(jié)成連續(xù)薄膜的方法。 第一章 薄膜技術(shù)基礎(chǔ) 作 業(yè) 第二章、真空蒸發(fā)鍍膜 物理氣相沉積 ● 定義 物理氣相沉積 (physical vapor deposition， PVD)是利用某種物理過程，如物質(zhì)的熱蒸發(fā)或在受到粒子轟擊時物質(zhì)表面原子的濺射等現(xiàn)象，實現(xiàn)物質(zhì)原子從源物質(zhì)到薄膜的可控轉(zhuǎn)移的過程。1. 平均自由程的定義及公式，物理含義 2. 三種常見的真空泵，它們的特點及具體應(yīng)用。 3. 常見真空計的類型及使用范圍 4. 現(xiàn)有機械泵、分子泵，請將他們按適當?shù)捻樞蜻B接到真空制膜腔體上（畫圖），并說明理由。 特點（與 CVD相比） (1)需要使用固態(tài)的或者熔融態(tài)的物質(zhì)作為沉積過程的源物質(zhì)； (2)源物質(zhì)經(jīng)過物理過程而進入氣相； (3)需要相對較低的氣體壓力環(huán)境； a)其他氣體分子對于氣相分子的散射作用較小 b)氣相分子的運動路徑近似為一條直線； c)氣相分子在襯底上的沉積幾率接近 100％。 ②主要部件 分子泵 機械泵 排氣口 觀察窗 電源 基片 加熱器 線纜 (1)真空室 (2)蒸發(fā)源 (3)基板 (4)基板加熱器 及測溫器等： 真空蒸發(fā)的過程 蒸發(fā)逸出 粒子輸運 凝聚成膜 凝聚相 → 氣相 。 A優(yōu)點 (1)設(shè)備簡單，操作容易； (2) 成膜速率快， ?m/min； (3)制得的薄膜純度高、分布均勻； (4)薄膜生長機理單純。 平衡 氣相與液相的 能量、質(zhì)量 交換相等 一定溫度下，氣態(tài)與液態(tài)分子數(shù)目交換相等 真空蒸發(fā)近似平衡過程，需保持真空與溫度 常識 氣與汽不一樣 臨界溫度與室溫相比不同 室溫下，汽可壓縮成液體，氣不可壓縮成液體 ?蒸氣壓方程 —控制溫度與壓強 Step1： 克拉伯龍 ——克勞修斯方程 ? ?sg vv VVTHdTdP??Pv飽和蒸氣壓， Hv摩爾 氣化熱 或者 液化熱， V摩爾體積 Step2： 忽略液體體積 ,氣體狀態(tài)方程 vggsg PRTVVVV ??? ,Step3： 代入克 —克方程 2TdTRHPdP vvv ??Step4： 解微分方程 TBAPv ??lg安托萬方程安托萬常數(shù) Pv T ● 蒸發(fā)溫度 定義：飽和蒸氣壓為 102托時的溫度。 dtAdNJ??單位面積 停留分子數(shù) dtAdNdNJ??? 飛離碰撞dtAdN?碰撞碰撞頻率 dtAdN?飛離逸出幾率 ? ?m k TPPJ hv??2??當 α=1， Ph=0時，蒸發(fā)速率最大 m k TPJ vm ?2??如何獲得最大蒸發(fā)速率？ ，減少逸出； （特殊情況除外）； ，增大蒸氣壓。 不完全蒸發(fā)、逸出 從液面逸出 α蒸發(fā)系數(shù) Ph液體靜壓 (個 /m2?s, Pa) ?以質(zhì)量表示的最大蒸發(fā)速率 vvm PTMPkTmmJG ?????? ? 2 ?(kg/m2?s, Pa) 溫度、飽和蒸氣壓變化，引起蒸發(fā)速率變化，但是溫度決定飽和蒸氣壓，故而溫度決定蒸發(fā)速率 這里的溫度是沉積腔內(nèi)蒸氣的溫度，因此接近蒸發(fā)源的溫度，但不是基片的溫度。 TdTVSGdG ??vPkTmG ???2TBAPv ??lg?????? ?? TBAv ePTdTTBGdG ?????? ??2例 已知鋁的蒸氣壓與溫度的對應(yīng)關(guān)系如下表 : 蒸氣壓 (Pa) 102 100 102 溫度 (K) 1245 1490 1830 求在 102Pa蒸氣壓下，溫度變化 1%時蒸發(fā)速率的變化 解：將上表值代入公式： TBAPv ??lg可求得多個 B值，求平均，得 B值為 ?104 根據(jù)公式： TdTTBGdG ?????? ??2102Pa下 %191021183 0155 2 ???????? ??? ?GdG說明 蒸發(fā)源溫度影響巨大，必須嚴格控制蒸發(fā)溫度！ ——決定因素 ③ 討論 Pv Pb ?背底真空度與飽和蒸氣壓有何關(guān)系？ （ 1） Pb?Pv （ 2） Pv?Pb是能夠成膜的關(guān)鍵 （ 3）保持高真空，以使在較低的蒸氣壓下就可以蒸發(fā)成膜，也可以降低能耗。 決定因素③ 蒸氣分子平均自由程與碰撞幾率 （ 1）蒸氣分子的平均自由程 各符號的意義 : n， d， P， T 注意 n： 蒸氣分子與殘余氣體分子碰撞， 忽略蒸氣分子之間的碰撞 殘余氣體分子密度 d： 碰撞截面直徑，蒸發(fā)分子小 蒸發(fā)分子直徑 P： 蒸發(fā)分子已脫離蒸發(fā)源表面 腔內(nèi)壓強 (真空 ) T： 蒸發(fā)分子溫度，但遠離蒸發(fā)源 略低于蒸發(fā)溫度 22422221PdTPdkTdn????????討論 平均自由程與源 —基距的關(guān)系 ? ? 2dPT帕????工作時，沉積腔內(nèi)的壓強在 ~，蒸氣溫度在 1000~1500K， 分子直徑約 10197。 （ 1）可以采用高真空使得 ?遠大于沉積腔尺寸，蒸氣分子幾乎不發(fā)生碰撞到達基片，但是壓強越低，蒸氣分子密度越小。 （ 2）蒸氣分子與殘余氣體分子的碰撞幾率 ?/1 xef ???表示蒸氣分子飛越 x距離后，與殘余氣體的碰撞幾率 (1)?增加 10倍，f減小 7倍 (2)若要求 f≤, 源基距為 25cm 則 P ≤3 103Pa ● 殘余氣體的組成及其影響 。 ? 當 P≤104Pa時 ， 主要為真空室吸氣 。
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