低真空的获得、测量与用直流溅射法制备金属薄膜

北京科技大学 物理实验报告 低真空的获得、测量与用直流溅射法 制备金属薄膜 实验报告 学院 高等工程师学院 班级 自 E152 学号 41518170 姓名 郑子亮 一、实验目的与实验仪器 【实验目的】 1. 学习真空基本知识和真空的或得与测量技术基础知识 2. 学习用直流溅射法制备薄膜的原理和方法 3. 实际操作一套真空镀膜装置，使用真空泵和真空测量装置，研究该真空系统的电器特 性 4. 用直流溅射法制备一系列不同厚度的金属薄膜，为实验研究金属薄膜厚度对其电阻率 的影响制备样品 【实验仪器】 SBC-12 小型直流溅射仪（配有银靶） ，机械泵，氩气瓶，超声波清洗器，玻璃衬底（长 20mm，宽 15mm，厚 1mm） 二、实验原理 （要求与提示：限 400 字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 1. 真空基本知识及真空的获得与测量 1) 按气体压强大小的不同，通常把真空范围分为：低真空、中真空、高真空、超高 真空、极高真空。 2) 真空的获取 利用各种真空泵将被抽容器里的气体抽出，使该容器中的压强低于 一个大气压。 3) 真空的测量 测量真空度的一起活装置称为真空计 有：热偶真空计和热阻真空计，气体热导率随气体压强成正比 电离真空计 2. 用直流溅射法制备薄膜的原理 溅射粒子轰击靶材，是使靶材表面的院子离开靶材表面成为被溅射的原子，这些被溅 射出来的原子带有一定的动能，会沿着一定的方向射向衬底，沉积到衬底上就形成了 薄膜，所以这种方法称为溅射法。 气体电离的方式： 1) 碰撞电离 2) 光电离 3) 热电离 4) 表面电离 三、实验步骤 （要求与提示：限 400 字以内） 1. 小型直流溅射镀膜仪正空系统真空特性测量 1) 安装好小型直流溅射仪真空系统，轻轻转动金属圆筒和顶盖 几次，使金属圆筒与 北京科技大学 物理实验报告 基座和顶盖之间的橡胶密封圈紧密接触，关闭顶盖的放气阀和一起面板上的针阀。 2) 打开仪器总电源开关，从真空表上定性观察镀膜室的真空度随时间的变化趋势。 3) 根据定性观察趋势，记录镀膜的真空度随抽气时间的变化，直到真空度不发生变 化。 2. 制备不同厚度的银薄膜 1) 安装仪器 2) 清洗烧杯，将玻璃衬底放入再将烧杯放在镀膜室工作台中心位置，盖上顶盖 3) 打开“电源”开关，溅射单元的“准备”灯亮，打开氩气充气阀“针阀” 4) 设好定时器 5) 试验 6) 完成薄膜制备 7) 等待降温，收拾工作台 8) 制备出沉积时间为 4mins 8 mins 12 mins 18 mins 25 mins 四、数据处理 （要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片） 本实验无数据处理过程，只需读出拍摄时的真空室压强随时间的变化 五、分析讨论 （提示：分析讨论不少于 400 字） 1） 实验所用镀膜系统的抽气是为了使真空室的压强维持在一个稳定的值，从而使镀膜更 加稳定，所镀的银膜会更加平整的铺在玻璃片上 2） 本实验所用溅射镀膜系统的极限真空是 3Pa 3） 之所以不同厚度的银膜有不同的颜色，是因为光在薄膜表面发生了薄膜干涉，膜的厚 度不同时，光程差就不同，所以干涉后有一部分光被抵消减弱。 4） 自然光照射到不同厚度的银膜上后，反射光为白色，透色光为黄色 六、实验结论 1) 沉积时