真空镀膜实验课件

真空镀膜

一、引言二、真空技术入门三、薄膜材料的制备四、真空蒸发镀膜实验五、薄膜厚度的计算六、薄膜厚度的测量

真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术，是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的薄膜，从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能，达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一，并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。。一、引言真空度的单位

1标准大气压=760mmHg=760(Torr)1标准大气压=1.013x105Pa1Torr=133.3Pa真空区域的划分目前尚无统一规定，一般最常见的划分为：粗真空低真空高真空超高真空极高真空真空的获得低真空（10－1Pa）——机械泵较高真空（10－3～10－4Pa）——扩散泵更高真空——涡轮分子泵

真空技术是基本实验技术之一，真空技术在近代尖端科学技术，如表面科学、薄膜技术、空间科学、高能粒子加速器、微电子学、材料科学等工作中都占有关键的地位，在工业生产中也有日益广泛的应用。三、薄膜材料的制备

薄膜制备方法有很多种,如液相制备方法、电化学制备方法等，直接制备薄膜以气相沉积为主.包括：◆化学气相沉积（CVD)借助空间气相化学反应在衬底表面上沉积固态薄膜。◆物理气相沉积（PVD)用物理方法(如电弧、高频或等离子等高温热源）将源物质转移到气相中，在衬底表面上沉积固态薄膜。包括真空蒸发、真空溅射等。真空蒸发镀膜：在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其淀积在适当的表面上。它的优点是沉积速度较高，蒸发源结构简单，易制作，造价低廉，但不能蒸发难熔金属和介质材料。最大的缺点就是材料的利用率极低（试料在篮状蒸发源中以立体角、在舟状蒸发源中以立体角四散开来）真空溅射镀膜：当高能粒子(电场加速的正离子)打在固体表面时，与表面的原子、分子交换能量，从而使这些原子、分子飞溅出来，落在衬底上形成薄膜。溅射镀膜材料的利用率大大高于蒸发镀膜。

四、真空蒸发镀膜实验实验的准备工作用DM－300型镀膜机镀膜干涉显微镜测量膜厚称重法测膜厚实验的准备工作：真空镀膜相关知识介绍（真空的获得和测量、薄膜材料介绍、真空镀膜实验等）制备镀膜用的铝块、钨篮、钼舟用酒精或丙酮清洗基片（载波片），在基片上做个台阶。我们是利用掩膜办法来实现，即将基片的一部分表面挡住，使这部分基片蒸发不上薄膜。用NaOH溶液清洗掉铝块、钨篮、钼舟表面的氧化物等杂质蒸发室的清洗与安装称量载波片的质量

真空系统(DM—300镀膜机)

蒸发源蒸发源的形状如下图，大致有螺旋式(a)、篮式(b)、发叉式(c)和浅舟式(d)等。

蒸发源材料和镀膜材料的选择搭配原则

（1）蒸发源有良好的热稳定性，化学性质不活泼，达到蒸发温度时加热器本身的蒸汽压要足够低。（2）蒸发源的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度。加热器要有足够大的热容量。（3）蒸发物质和蒸发源材料的互熔性必须很差，不易形成合金。（4）要求线圈状蒸发源所用材料能与蒸发材料有良好的浸润，有较大的表面张力。（5）对于不易制成丝状、或蒸发材料与丝状蒸发源的表面张力较小时，可采用舟状蒸发源。五、薄膜厚度的计算：在真空中气体分子的平均自由程为：L=0.65/p(cm)，其中p的单位是Pa。当p=1.3×10-3Pa时，L≈500cm。L>>基片到蒸发源的距离，分子作直线运动。右图为蒸发源与任意接收面之间的几何关系。对于平行平面ds，，则上式为由可得在点源的正上方区域(δ=0)时，六、薄膜厚度的测量1.干涉显微镜法干涉条纹间距Δ0，条纹移动Δ，台阶高为，测出Δ0和Δ，即可测得膜厚t

其中λ为单色光波长，如用白光，λ取待测薄膜基片2.称重法

如果薄膜面积A，密度ρ和质量m可以被精确测定的话，膜厚t就可以计算出来：

3.石英晶体振荡器法

将石英晶体放入镀膜室，就有蒸发的材料淀积到晶体上。而晶体的固有频率与其质量有关，事先校准好频率变化和沉积质量的关系，并认为薄膜密度和块状试料密度相同，