《蒸发法薄膜制备》ppt课件

1、 平均自在程的定义及公式，物理含义平均自在程的定义及公式，物理含义 三种常见的真空泵，它们的特点及详细运用。三种常见的真空泵，它们的特点及详细运用。 常见真空计的类型及运用范围常见真空计的类型及运用范围 现有机械泵、分子泵，请将他们按适当的顺序衔接到真空现有机械泵、分子泵，请将他们按适当的顺序衔接到真空制膜腔体上画图，并阐明理由。制膜腔体上画图，并阐明理由。第一章第一章 薄膜技术根底薄膜技术根底作作 业业特点与特点与CVD相比相比(1)需求运用固态的或者熔融态的物质作为堆积需求运用固态的或者熔融态的物质作为堆积过程的源物质；过程的源物质；(2)源物质经过物理过程而进入气相；源物质经过物理过程而

2、进入气相；(3)需求相对较低的气体压力环境；需求相对较低的气体压力环境； a)其他气体分子对于气相分子的散射作用较小其他气体分子对于气相分子的散射作用较小 b)气相分子的运动途径近似为一条直线；气相分子的运动途径近似为一条直线； c)气相分子在衬底上的堆积几率接近气相分子在衬底上的堆积几率接近100。(4)在气相中及在衬底外表大多不发生化学反响在气相中及在衬底外表大多不发生化学反响 (1)真空室真空室(2)蒸发源蒸发源(3)基板基板(4)基板加热器基板加热器及测温器等：及测温器等：凝聚相凝聚相气相。该阶段的主要气相。该阶段的主要作用要素：饱和蒸气压作用要素：饱和蒸气压蒸气流在蒸发源与基片之间的

3、蒸气流在蒸发源与基片之间的飞行飞行, ,该阶段的主要作用要素：该阶段的主要作用要素：分子的平均自在程分子的平均自在程凝聚凝聚成核成核核生长核生长延续薄膜延续薄膜常识sgvvVVTHdTdPvggsgPRTVVVV,2TdTRHPdPvvvTBAPvlgPvT蒸发温度蒸发温度dtAdNJdtAdNdNJ飞离碰撞dtAdN碰撞dtAdN飞离mkTPPJhv2mkTPJvm2vvmPTMPkTmmJG31037. 42(kg/m2s, Pa)温度、饱和蒸气压变化，引起蒸发速率变化，但温度、饱和蒸气压变化，引起蒸发速率变化，但是温度决议饱和蒸气压，故而温度决议蒸发速率是温度决议饱和蒸气压，故而温度决议

4、蒸发速率这里的温度是堆积腔内蒸气的温度，因此这里的温度是堆积腔内蒸气的温度，因此接近蒸发源的温度，但不是基片的温度。接近蒸发源的温度，但不是基片的温度。例例实验室温度条件下采用真空蒸发堆积银膜，黏附实验室温度条件下采用真空蒸发堆积银膜，黏附系数为系数为1,1,求真空堆积腔内的压强为求真空堆积腔内的压强为1Pa1Pa时的蒸发速时的蒸发速率率00125. 0113009 .1071037. 43G(kg/m2s, Pa)TdTVSGdGvPkTmG2TBAPvlgTBAveP3 . 2TdTTBGdG213 . 2例例蒸气压蒸气压(Pa)10-2100102温度温度(K)124514901830T

5、BAPvlgTdTTBGdG213.2%1910211830155903 . 22GdG蒸发源温度影响宏大，必需严厉控制蒸发温度！蒸发源温度影响宏大，必需严厉控制蒸发温度！讨论讨论Pb2242210107. 3221PdTPdkTdn讨论讨论平均自在程与源平均自在程与源基距的关系基距的关系22410107.3dPT帕/1xef表示蒸气分子飞越表示蒸气分子飞越x间隔后，与剩余气体的碰撞几率间隔后，与剩余气体的碰撞几率(1)添加添加10倍，倍，f减小减小7倍倍(2)假设要求假设要求f0.1,源基距为源基距为25cm那么那么P 310-3Pa 2. 2.真空蒸发制膜的纯度真空蒸发制膜的纯度剩余气体的

6、组成及其影响。剩余气体的组成及其影响。大气的剩余物大气的剩余物O2、N2、CO2、H2O，分散泵油蒸气，分散泵油蒸气，真空室吸气。真空室吸气。当当P10-4Pa时，主要为真空室吸气。时，主要为真空室吸气。水汽易与金属膜反响，或与加热器资料反响。水汽易与金属膜反响，或与加热器资料反响。在设计优良的系统中在设计优良的系统中 ，分散油蒸气不明显。，分散油蒸气不明显。影响薄膜纯度的要素：影响薄膜纯度的要素：1.1.蒸发源物质的纯度；蒸发源物质的纯度；2.2.加热安装、加热安装、坩埚的污染；坩埚的污染；3.3.残留气体的污染。残留气体的污染。剩余气体杂质浓度公式剩余气体杂质浓度公式讨论讨论能否可从蒸发速

7、率公式、气体碰撞频率公式，粘附系数出发，推导公式？蒸发速率虽然可以以为是堆积生长速率，蒸发速率虽然可以以为是堆积生长速率，但公式中各参数难以确定。但公式中各参数难以确定。通常可以经过实验确定厚度堆积速率通常可以经过实验确定厚度堆积速率s(/s)(1)以原子个数表示的堆积速率:AAMsNG(2)杂质原子的粘附系数为1，那么杂质原子的堆积速率即为碰撞频率:mkTP2(3)两者相比可得杂质浓度公式:RTMsPMcgA2提高纯度的措施：提高纯度的措施：1.1.提高本底真空度，蒸发可比溅射低提高本底真空度，蒸发可比溅射低5 5个数量级个数量级2.2.提高堆积速率，蒸发比溅射高提高堆积速率，蒸发比溅射高1

8、 1个量级以上个量级以上3.蒸发制膜的厚度分布及蒸发源特性蒸发制膜的厚度分布及蒸发源特性假设：假设：1蒸发原子或分子与剩余气体分子之间不发生碰撞；蒸发原子或分子与剩余气体分子之间不发生碰撞；2在蒸发源附近的蒸发原子间也不发生碰撞在蒸发源附近的蒸发原子间也不发生碰撞3蒸发原子到达基板上后不发生再蒸发景象蒸发原子到达基板上后不发生再蒸发景象影响膜厚分布的要素：影响膜厚分布的要素：A蒸发源的特性；蒸发源的特性；B基板与蒸发源的几何外形，相对位置基板与蒸发源的几何外形，相对位置(1)点蒸发源膜厚分布点蒸发源膜厚分布点蒸发源点蒸发源dS以每秒以每秒m克向克向各方向蒸发，那么处于各方向蒸发，那么处于立体角

9、立体角d中的蒸发量中的蒸发量dm为为:dmdm4drdSdSdS2121cos22222coscosxhdSrdSd222cos4xhdSmdm222cos4xhdSmdm到达到达ds2面的蒸发速率，假设面的蒸发速率，假设黏附系数为黏附系数为1，即为堆积速率。，即为堆积速率。假设厚度堆积速率为假设厚度堆积速率为t，膜的密度为，膜的密度为2dStdm2322224cos4xhmhxhmt上式阐明了源上式阐明了源基距为基距为h h，偏离基片中心，偏离基片中心x x间隔时间隔时的厚度，很显然，当源的厚度，很显然，当源基距一定时，基距一定时，x=0 x=0处，处，即处于基片中心的膜厚即处于基片中心的膜

10、厚t0t0最大：最大：204hmt232011hxtt膜厚分布膜厚分布:源源基距、基片尺寸对膜厚分布的影基距、基片尺寸对膜厚分布的影响响讨论讨论t/t0ht/t0 x基片尺寸一定时基片尺寸一定时源源基距一定时基距一定时(2)小平面蒸发源的膜厚分布小平面蒸发源的膜厚分布特点：射入小孔的分子方向不改动特点：射入小孔的分子方向不改动在在角方向蒸发的资料质量与角方向蒸发的资料质量与cos成正比成正比dmdmcos22022)/(1 coshxtrmt20hmt半球面半球面(余弦散射定理余弦散射定理) = l点源与小平面蒸发源相比，厚度的均匀性要好一些点源与小平面蒸发源相比，厚度的均匀性要好一些 l但淀

11、积速率要低得多但淀积速率要低得多 ，单位质量的原料所得膜厚，单位质量的原料所得膜厚1/4课堂思索课堂思索1.结合物理气相制膜的特点，阐明为什么制备结合物理气相制膜的特点，阐明为什么制备薄膜时需求真空？薄膜时需求真空？4.4.蒸发源与基板的相对位置配置蒸发源与基板的相对位置配置 (1)点源点源蒸发源放在球心，蒸发源放在球心，基板放在球面上，基板放在球面上，可得到均匀薄膜。可得到均匀薄膜。23224xhmhtx=024hmth(2)小平面蒸发源小平面蒸发源蒸发源、基板放在蒸发源、基板放在同一球面上，同一球面上，可得到均匀薄膜。可得到均匀薄膜。2rmt5. 5. 蒸发源的类型蒸发源的类型 最常用的加

12、热方式：最常用的加热方式：电阻法、电阻法、电子束法、电子束法、高频感应高频感应激光激光 一、电阻蒸发源一、电阻蒸发源 蒸发源资料的要求蒸发源资料的要求1熔点要高，熔点要高于被蒸发物质的蒸熔点要高，熔点要高于被蒸发物质的蒸发温度多在发温度多在10002000；2饱和蒸气压低，减少蒸发源资料蒸气的饱和蒸气压低，减少蒸发源资料蒸气的污染污染.要求：蒸发资料的蒸发温度低于蒸要求：蒸发资料的蒸发温度低于蒸发源资料在平衡蒸气压为发源资料在平衡蒸气压为10-8托时的温托时的温度。度。3化学性能稳定，不与镀料反响。化学性能稳定，不与镀料反响。4耐热性好，热源变化时，功率密度变化耐热性好，热源变化时，功率密度变

13、化较小。较小。5经济耐用。经济耐用。 金属电阻蒸发源资料金属电阻蒸发源资料加工性：加工性：W最差，室温很脆，需最差，室温很脆，需400高温退火高温退火Mo好好Ta最好最好金属蒸发源与镀料的反响金属蒸发源与镀料的反响例子：钽与金；例子：钽与金； 铝、铁、镍、钴等与钨、钼、钽。铝、铁、镍、钴等与钨、钼、钽。改良方法：陶瓷坩埚改良方法：陶瓷坩埚陶瓷坩埚的性能陶瓷坩埚的性能 镀料熔化后，假设有沿蒸发源扩展的倾向时，镀料熔化后，假设有沿蒸发源扩展的倾向时，两者是浸润的。反之，是不浸润的。浸润时，为面两者是浸润的。反之，是不浸润的。浸润时，为面蒸发源，蒸发形状稳定。不侵润时，为点蒸发源，蒸发源，蒸发形状稳

14、定。不侵润时，为点蒸发源，假设用丝式蒸发源时镀料易零落。假设用丝式蒸发源时镀料易零落。镀料与蒸发源的浸润性镀料与蒸发源的浸润性各种外形的电阻蒸发源各种外形的电阻蒸发源1丝式丝式 a)、b)要求浸润性，镀料要求浸润性，镀料为丝状。但浸润好意味着为丝状。但浸润好意味着有细微合金化，只能用有细微合金化，只能用1次。次。 c)不要求浸润性，镀料可不要求浸润性，镀料可丝状、块状丝状、块状蒸发加热丝的直径：蒸发加热丝的直径：0.5-1mm，特殊，特殊1.5mm,多股多股2蒸发舟蒸发舟 用金属箔制成，箔厚用金属箔制成，箔厚0.05-0.15mm，可蒸发，可蒸发块状、丝状、粉状镀料块状、丝状、粉状镀料留意防止

15、部分过热，留意防止部分过热，发生飞溅发生飞溅3外热坩埚外热坩埚二、电子束蒸发源二、电子束蒸发源 定义：将镀料放入水冷铜定义：将镀料放入水冷铜坩埚中，利用高能电子坩埚中，利用高能电子束轰击镀料，使其受热束轰击镀料，使其受热蒸发。蒸发。电阻蒸发源的缺陷电阻蒸发源的缺陷 1不能蒸发某些难熔金不能蒸发某些难熔金 属和氧化物属和氧化物 2不能制备高纯度薄膜不能制备高纯度薄膜电子束加热的特点电子束加热的特点一、优点：一、优点：1采用聚焦电子束，功率密度高，可蒸发高熔点采用聚焦电子束，功率密度高，可蒸发高熔点 镀料镀料3000以上如以上如W，Mo，Ge，SiO2， Al2O3等。等。2采用水冷坩埚，可防止坩

16、埚资料的蒸发，及采用水冷坩埚，可防止坩埚资料的蒸发，及 坩埚与镀料的反响，制得高纯度薄膜。坩埚与镀料的反响，制得高纯度薄膜。3热量直接加在镀料上，热效率高，传导，辐射热量直接加在镀料上，热效率高，传导，辐射 的热损失少。的热损失少。二、缺陷：二、缺陷：1电子枪发出的一次电子和蒸发资料发出的二电子枪发出的一次电子和蒸发资料发出的二 次电子会使蒸发原子和残留气体电离，影响次电子会使蒸发原子和残留气体电离，影响 膜层质量。膜层质量。2多数化合物在遭到电子轰击时会部分分解。多数化合物在遭到电子轰击时会部分分解。3设备构造复杂，昂贵。设备构造复杂，昂贵。4当加速电压过高时产生软当加速电压过高时产生软X射

17、线会对人体有伤射线会对人体有伤 害。害。 4电子束蒸发源的构造电子束蒸发源的构造环形枪：环状阴极发射电子，构造简单环形枪：环状阴极发射电子，构造简单缺陷：阴极与坩埚近，阴极资料的蒸发污染；缺陷：阴极与坩埚近，阴极资料的蒸发污染； 阴极与坩埚加有高压，导致闪火、辉光放电，阴极与坩埚加有高压，导致闪火、辉光放电， 并随蒸气压力和电压添加，导致功率、效率上不去。并随蒸气压力和电压添加，导致功率、效率上不去。直枪直枪轴对称的直线加速轴对称的直线加速电子枪，阴极发射电子枪，阴极发射电子，阳极加速，电子，阳极加速，缺陷是体积大，本缺陷是体积大，本钱高，蒸镀资料会钱高，蒸镀资料会污染枪体，灯丝逸污染枪体，灯

18、丝逸出的出的Na+离子污染离子污染膜层。膜层。 偏转枪偏转枪偏转偏转180 偏转偏转270，e型枪型枪e型枪优点型枪优点1电子束偏转电子束偏转180 以上，多为以上，多为270 ， 防止了镀膜资料对枪体的污染，并给镀防止了镀膜资料对枪体的污染，并给镀 膜留出了更大的空间。膜留出了更大的空间。2搜集极使正离子对膜的影响减少。搜集极使正离子对膜的影响减少。3吸收极使二次电子对基板的轰击减少。吸收极使二次电子对基板的轰击减少。4阴极构造防止极间放电，又防止了灯丝阴极构造防止极间放电，又防止了灯丝 污染。污染。5可经过调理磁场改动电子束的轰击位置。可经过调理磁场改动电子束的轰击位置。三、高频感应蒸发源

19、三、高频感应蒸发源 原理：将镀料放在坩埚中，坩埚放在原理：将镀料放在坩埚中，坩埚放在高频螺旋线圈的中央，使镀料在高高频螺旋线圈的中央，使镀料在高频电磁场的感应下产生涡流损失和频电磁场的感应下产生涡流损失和磁滞损失对铁磁体而升温蒸发。磁滞损失对铁磁体而升温蒸发。 二特点：二特点：1蒸发速率大，可比电阻蒸发源大蒸发速率大，可比电阻蒸发源大10倍左右。倍左右。2蒸发源的温度均匀稳定，不易产生飞溅景象。蒸发源的温度均匀稳定，不易产生飞溅景象。3镀料是金属时可本身产生热量，坩锅可选用镀料是金属时可本身产生热量，坩锅可选用与蒸发资料反响最小的资料。与蒸发资料反响最小的资料。三缺陷：三缺陷：1蒸发安装必需屏

20、蔽，否那么会对广播通讯产蒸发安装必需屏蔽，否那么会对广播通讯产生影响。生影响。2线圈附近压强超越线圈附近压强超越10-2Pa时，高频电场会使剩时，高频电场会使剩余气体电离。余气体电离。3高频发生器昂贵。高频发生器昂贵。四、激光蒸发四、激光蒸发 优点：优点：1加热温度高，可蒸发任何吸收激光的资料如石墨，熔点为加热温度高，可蒸发任何吸收激光的资料如石墨，熔点为3500 。2采用非接触式加热，防止了蒸发源的污染，非常适宜于制备高纯薄膜。采用非接触式加热，防止了蒸发源的污染，非常适宜于制备高纯薄膜。3蒸发速率可极高如蒸发速率可极高如Si可得到可得到106/s 。4方便于多源顺序蒸发或多源共蒸发。方便于

21、多源顺序蒸发或多源共蒸发。定义：利用高能激光作为热源来蒸镀薄膜的方法。定义：利用高能激光作为热源来蒸镀薄膜的方法。激光器激光器资料资料波长波长脉宽脉宽脉冲频率脉冲频率功率功率延续激光器延续激光器CO210.6m/100W脉冲脉冲激光器激光器准分子激光准分子激光红宝石红宝石YAGNd玻璃玻璃XeFXeClKrFArF6943 1.06m可调可调351nm308nm248nm193nm30ns200ns0.4ms20-30ns25-30ns0.2Hz1000-20000.1Hz1-20Hz5Hz10Hz104W/cm2105-106105W/cm20.1-1J650mJ3-4J准分子激光的特点：波

22、长短、脉宽短、频率低准分子激光的特点：波长短、脉宽短、频率低CO2激光激光延续激光延续激光资料外表温度：资料外表温度：dPrTs/)1 (2P:激光功率激光功率r:反射率反射率d:光点直径光点直径k:导热系数导热系数例：例：P=100W,r=0，d=1mm,k=50W/mk石墨外表石墨外表1000 ，改用粉末状镀料，导改用粉末状镀料，导热系数下降热系数下降1个量级个量级脉冲激光脉冲激光特点：闪烁蒸发，有利特点：闪烁蒸发，有利于控制化学成分和防止于控制化学成分和防止分解；又由于资料气化分解；又由于资料气化时间短，缺乏以使周围时间短，缺乏以使周围资料到达蒸发温度，所资料到达蒸发温度，所以不易出现分

23、馏景象。以不易出现分馏景象。脉冲激光烧蚀脉冲激光烧蚀Pulsed Laser Ablation定义：将准分子激光器所产生的高强度脉冲激光定义：将准分子激光器所产生的高强度脉冲激光束聚焦于靶材外表，使之产生高温并熔蚀，并进束聚焦于靶材外表，使之产生高温并熔蚀，并进一步产生高温高压等离子体，等离子体作定向局一步产生高温高压等离子体，等离子体作定向局域膨胀发射并在衬底上淀积构成薄膜。域膨胀发射并在衬底上淀积构成薄膜。PLA成膜过程成膜过程1. 激光外表熔蚀，使蒸发粒子和等离子体产生激光外表熔蚀，使蒸发粒子和等离子体产生2.蒸发粒子和等离子体的定向局域等温膨胀发射蒸发粒子和等离子体的定向局域等温膨胀发

24、射 3. 在基板上堆积构成薄膜在基板上堆积构成薄膜 (1) 激光与靶的作用过程激光与靶的作用过程 高强度脉冲激光照射靶材时，靶材吸收高强度脉冲激光照射靶材时，靶材吸收激光束能量并使束斑处的靶材温度迅速升高激光束能量并使束斑处的靶材温度迅速升高至蒸发温度以上，使靶材气化蒸发并电离，至蒸发温度以上，使靶材气化蒸发并电离，从而构成局域化的高浓度蒸发粒子与等离子从而构成局域化的高浓度蒸发粒子与等离子混合体。在纳秒级短脉冲激光的作用期间，混合体。在纳秒级短脉冲激光的作用期间，靶体内束斑处原子的分散和液相的对流来不靶体内束斑处原子的分散和液相的对流来不及发生，靶材的各组份元素一致气化，不出及发生，靶材的各

25、组份元素一致气化，不出现分馏景象。现分馏景象。(2) 等离子体的定向局域等温绝热膨胀发射等离子体的定向局域等温绝热膨胀发射 靶外表等离子体区继续吸收激光的能量，靶外表等离子体区继续吸收激光的能量，产生进一步的电离，等离子体区的温度和压产生进一步的电离，等离子体区的温度和压力迅速升高，以等温激光作用时和绝热力迅速升高，以等温激光作用时和绝热激光终止时膨胀的方式沿靶面轴线向空激光终止时膨胀的方式沿靶面轴线向空间中传播，传播的速度可高达间中传播，传播的速度可高达105106cm/s，具有瞬间爆炸的方式，在空间中构成细长的具有瞬间爆炸的方式，在空间中构成细长的等离子体羽辉。羽辉的空间分布可用高次余等离

26、子体羽辉。羽辉的空间分布可用高次余弦弦cosn描画，描画，为相对靶面法线的夹角。为相对靶面法线的夹角。n的典型值为的典型值为510，视靶材而异。，视靶材而异。 (3) 在基板上堆积构成薄膜在基板上堆积构成薄膜 在绝热膨胀的等离子体遇到靶对面的基在绝热膨胀的等离子体遇到靶对面的基板后即在上面凝结构成薄膜。等离子体能量板后即在上面凝结构成薄膜。等离子体能量在在10103eV之间，其最可几分布为之间，其最可几分布为60100 eV，远远高于常规蒸发和溅射产物的能量。，远远高于常规蒸发和溅射产物的能量。PLA的主要特点的主要特点 (1)PLA法可以生长和靶材成份一致的多元化合物薄膜，甚至是法可以生长和

27、靶材成份一致的多元化合物薄膜，甚至是含有易挥发元素的多元化合物薄膜。其缘由有三：含有易挥发元素的多元化合物薄膜。其缘由有三：第一，由于采用闪烁蒸发，脉冲作用时间短，反复频率低，外表熔第一，由于采用闪烁蒸发，脉冲作用时间短，反复频率低，外表熔蚀区只需蚀区只需110m，而靶的其他部分包括夹具、垫板等处于绝，而靶的其他部分包括夹具、垫板等处于绝热形状，不受激光加热的影响，保证了蒸发原子与靶材的一致性。热形状，不受激光加热的影响，保证了蒸发原子与靶材的一致性。第二，由于等离子体的瞬间爆炸式发射，以及等离子体沿轴向空间第二，由于等离子体的瞬间爆炸式发射，以及等离子体沿轴向空间的约束效应，防止了在输运过程

28、中能够出现的成份偏析。的约束效应，防止了在输运过程中能够出现的成份偏析。第三，成膜的的原子、分子和离子具有极快的运动速度，加强了原第三，成膜的的原子、分子和离子具有极快的运动速度，加强了原子间的结合力，消除了由于不同种类原子与衬底之间粘接系数不同子间的结合力，消除了由于不同种类原子与衬底之间粘接系数不同所引起的成份偏离。所引起的成份偏离。 (2)准分子激光波长短，其辐射频率位于紫外波段，易准分子激光波长短，其辐射频率位于紫外波段，易于被金属、氧化物、陶瓷、玻璃、高分子资料和塑料等多于被金属、氧化物、陶瓷、玻璃、高分子资料和塑料等多种资料吸收。用其加热可以到达极高的温度，可蒸发任何种资料吸收。用

29、其加热可以到达极高的温度，可蒸发任何高熔点资料，并且可以获得很高的堆积速率高熔点资料，并且可以获得很高的堆积速率(1050nm/min)。 蒸发粒子与等离子混合体能量高，入射原子在衬底蒸发粒子与等离子混合体能量高，入射原子在衬底外表的分散猛烈。并且由于脉冲频率低，使得成膜原子的外表的分散猛烈。并且由于脉冲频率低，使得成膜原子的分散时间也足够长。因此薄膜的附着力好，易于在低温下分散时间也足够长。因此薄膜的附着力好，易于在低温下实现外延生长，特别适宜于制造高温超导、铁电、压电、实现外延生长，特别适宜于制造高温超导、铁电、压电、电光等功能薄膜。电光等功能薄膜。 由于等离子混合体具有极高的前向速度，由

30、于等离子混合体具有极高的前向速度，真空室中残留气体的散射作用相对减弱，因此真空室中残留气体的散射作用相对减弱，因此PLA往往不要求在高真空下进展例如，制备往往不要求在高真空下进展例如，制备YBa2Cu3O7-高温超导薄膜的本底真空通常为高温超导薄膜的本底真空通常为10Pa，简化了设备，缩短了消费周期。，简化了设备，缩短了消费周期。PLA的缺陷：的缺陷：(1)薄膜外表存在微米薄膜外表存在微米-亚微米尺度的颗粒物；亚微米尺度的颗粒物；(2)制备的薄膜面积较小；制备的薄膜面积较小；(3)某些靶膜成分不一致。某些靶膜成分不一致。实践蒸发源的特点：实践蒸发源的特点：点源：电子束，激光蒸发点源：电子束，激

31、光蒸发小平面：蒸发舟，陶瓷坩埚浸润小平面：蒸发舟，陶瓷坩埚浸润6. 6. 合金及化合物的蒸发合金及化合物的蒸发 一合金的蒸发一合金的蒸发 关键点：如何控制成分关键点：如何控制成分)/(058. 02scmgTMPGAAA)/(058. 02scmgTMPGBBB其中：其中：GA、GB为蒸发速率；为蒸发速率； 为饱和蒸气压为饱和蒸气压APBP A、B两组份蒸发速率之比为：两组份蒸发速率之比为：BABABAMMPPGG但但 不知，假设合金中各成分的饱和蒸气压不知，假设合金中各成分的饱和蒸气压服从拉乌尔定律服从拉乌尔定律APBP nA、nB：合金中：合金中A、B组分的摩尔数组分的摩尔数BAAAAnn

32、nPPBABBBnnnPPPA，PB为各组分单质的饱和蒸气压为各组分单质的饱和蒸气压 所以所以 式中式中WA、WB为分量比为分量比 上式阐明当合金成分一定时，各组元的上式阐明当合金成分一定时，各组元的蒸发速率与蒸发速率与 成正比。成正比。ABBABABABABABAMMWWPPMMnnPPGGMP/例：例：1527时蒸发镍铬合金时蒸发镍铬合金Ni80%，Cr20%。 Pcr=10-1TorrPNi=10-2Torr 在蒸发初期，富铬，导致薄膜有良好附着力。在蒸发初期，富铬，导致薄膜有良好附着力。8 . 20 .527 .581010802021CrNiNiCrNiCrNiCrMMPPWWGG活

33、度系数活度系数ABBABABABAMMWWPPGGABBABAMMPPZ绝大多少合金的绝大多少合金的Z不不等于等于1，意味着成分，意味着成分偏析。偏析。Z主要受合金主要受合金成分的影响。成分的影响。Z=1的例子，坡莫合金的例子，坡莫合金活度修正活度修正经时变化经时变化 Z1 设蒸发初期，易蒸发成分设蒸发初期，易蒸发成分A优先蒸发，调查外表成分优先蒸发，调查外表成分1分散速度分散速度蒸发速度，蒸发面外表成分不变，薄膜蒸发速度，蒸发面外表成分不变，薄膜 成分恒定，可由上式计算；成分恒定，可由上式计算；2分散速度分散速度n2，极大值，极大值n1n2，极小值，极小值金属膜吸收太金属膜吸收太强，不适用。强，不适用。 透明薄膜厚度的丈量透明薄膜厚度的丈量测试条件：单色光、垂直入射，反射光强度将测试条件：单色光、垂直入射，反射光强度将随膜厚而周期变化。随膜厚而周期变化。