2-2-3真空蒸发镀膜.ppt

1、薄膜制备技术，3.4外缘制备膜技术，3.3化学沉积膜，3.2阴极溅射涂层，3.1真空蒸发膜，真空蒸发膜，薄膜生长方法是获得薄膜的关键。薄膜材料的质量和性能不仅取决于薄膜材料的化学组成，而且与薄膜材料的制备技术有关。利用真空蒸发涂层、物理气相沉积(PVD)、物质的热蒸发或粒子轰击时物质表面原子的溅射等物理过程，实现物质原子从源物质转移到胶片的过程。、块状材料(目标)、薄膜、物质运输能量运输、能源、基板、真空蒸发涂层、方法的关键点通常是固体或通常，气象或基板表面没有化学反应；需要相对较低的气体压力环境。a)其他气体分子对气象分子的散射作用较小。b)气象分子的运动路径几乎是直线。c)基底上气相分子的

2、沉积概率接近100%。代表性技术：蒸发涂层，溅射涂层；技术特征：真空度高，沉积温度低，设备比较简单。薄膜质量控制程度小，表面不均匀容易。物理气相沉积、真空蒸发涂层、要点：真空蒸发原理蒸发源的蒸发特性和膜厚分布蒸发源的类型合金和化合物的蒸发、真空蒸发涂层、真空蒸发涂层、真空蒸发涂层、加热线、加热船、坩埚、箱源、常用蒸发源薄膜纯度高。使用遮罩可以获得清晰的图形。薄膜生长机制比较简单。(2)缺点：薄膜附着力小。结晶并不完美。工艺重复性不足。膜厚不容易控制。薄膜质量不太好。真空蒸发涂层，基本过程：(1)加热蒸发过程，冷凝气相牙齿阶段的主要作用因素：饱和蒸汽压(2)输送过程，汽化原子或分子在蒸发源和基板

3、之间的输送牙齿阶段的主要作用因素：分子的平均自由距离(工作气压)，源基准距离(3)在真空状态下沸腾蒸发温度大幅下降，熔体蒸发过程大大缩短，蒸发效率提高。金属铝，在大气压条件下，铝必须加热到2400C才能沸腾和大量蒸发，但在1.3mPa压力下，加热到847C就能大量蒸发。一般材料都具有这种在真空中容易蒸发的特性。真空蒸发涂层，因此影响材料蒸发速度的因素包括材料的蒸汽压px，材料的摩尔质量M，蒸发温度T，以及电镀材料的表面清洁。蒸发材料产生污物，蒸发速度下降。特别是氧化物，会产生不容易渗入电镀金属的膜皮，影响蒸发。但是，如果氧化物在蒸发材料(如SiO2对Si)或氧化物加热时分解，或者蒸发材料可以通

4、过氧化物快速扩散，则氧化物膜不会影响蒸发。真空蒸发涂层，输送过程蒸发物质分子进入气相后在气相中自由运动，其运动特征与真空度密切相关。常温下空气分子的平均自由距离为p=1.310-1Pa=5厘米；是。P=1.310-4Pa时为5000cm。在压力p=1.310-4Pa的情况下，每个cm3空间有3.21010个分子，但分子在两次碰撞之间具有大约50米长的自由路径。在一般蒸发压力下，平均自由路径远远大于从蒸发源到基座的距离。大多数蒸发材料分子不会与真空室内其他气体分子碰撞，而是直接飞向基座，只有少数粒子在移动中碰撞，改变移动方向。真空蒸发涂层，可以由上而下计算：从蒸发源到基准的距离l=，Z1=63%

5、z0从蒸发源到基准的距离l=10，则Z1=9 %z0，即从蒸发源到基准的距离越大，碰撞的分子数越少。真空蒸发涂层，移动过程中发生碰撞的分子百分比与实际距离与平均自由距离之比之间的关系，平均自由距离要比从蒸发源到基地的距离大得多，以避免迁移过程中发生碰撞。真空蒸发涂层，残余气体的影响：在计算涂布机真空系统的提取能力时，除了根据真空室容量选择真空泵外，还应考虑解吸气体的影响。污染作用。残余气体分子以一定的速度在真空室中进行不规则的运动，以一定的概率与工件表面碰撞。在高真空状态下，单位时间内与基座碰撞的气体分子数量也相当大。残留的气体分子到达基板后，部分留在基板上，部分飞走了。在大多数系统中，水汽是

6、残余气体的主要组成部分。真空度为1.310-4Pa时，90%的残余气体是水。水分能与金属膜反应，产生氧化物，释放氢气。或与热源(如钨丝)作用，产生氢和氧化物。真空蒸发涂层，真空蒸发涂层，z是蒸发速度，即单位时间内，单位面积内蒸发的分子数，称为冷凝系数，到达基板而凝结的部分占入射原子数的比例。与基板的清洁度有关。干净的基板=1。因此，在蒸发涂层之前，基板的清洁非常重要。真空蒸发涂层，真空蒸发涂层，气体和蒸汽，真空蒸发涂层，每个气体都有特定的温度。高于牙齿温度时，气体不能通过等温压缩液化。牙齿温度称为气体的临界温度。温度高于临界温度的气体物质称为气体，低于临界温度的气体物质称为蒸汽。注：蒸汽不会理

7、想气体！只有在很低的气压下，几乎符合理想气体方程。煤气和蒸汽，真空蒸发涂层，临界温度不是沸点！真空蒸发涂层，在特定温度下气体、固体或气体，液体两相平衡时蒸汽的压力称为该物质的饱和蒸汽压。饱和蒸汽压：注意：液体(或固体)的性质和温度与液体(或固体)的存在量无关。饱和蒸汽压，在特定温度下蒸发(或升华)的蒸汽分子的数量，物质的蒸发(或升华)能力，真空蒸发涂层，饱和蒸汽压：克拉勃仑克乌斯方程：Pv:饱和蒸汽压；VapHm:纯液体在温度t下的摩尔气化热；假设与vapHm牙齿温度无关，或者由于温度范围小，因此可以近似为vapHm牙齿常量。积分相，结果：第二节薄膜物理气相沉积，饱和蒸汽压：真空蒸发涂层，真空

8、蒸发涂层，真空蒸发涂层，饱和蒸汽。因此，蒸发材料分为两种。1)蒸发：蒸发温度大于熔点，大多数金属2)升华：蒸发温度小于熔点Cr，Ti，Mo，Fe，蒸发温度，真空蒸发涂层，蒸发速度，质量最大蒸发速度：影响真空蒸发涂层蒸发速度的因素饱和蒸发压温度蒸发物质的分子量表面清洁度蒸发源的形状等真空蒸发涂层，以及，真空蒸发涂料，1，考虑薄膜纯度：单位时间内通过单位面积的气体的分子数：25点，10-5 Torr，Ng约为10151016个/cm2s，此时蒸发原子和杂质原子以近1: 1的速度到达基板。蒸发源物质的纯度；加热装置，坩埚污染；真空蒸发涂层、大气残余物(O2，N2，CO2，H2O)、泵油蒸汽扩散、真空

9、室吸入对真空蒸发涂层质量有重要影响。在设计良好的系统中，真空泵的回流扩散作用不明显。在P10-4Pa中，主要吸入解吸的真空室。水蒸气的影响很大，容易与金属膜反应，或与W、Mo等加热器材料反应，产生氧化物和氢。残余气体的影响，真空蒸发涂层，2，从碰撞概率来看：本底真空度的选择，考虑蒸发分子和残余气体分子之间的碰撞问题：N0个蒸发分子在飞行X距离后未与残余气体分子碰撞的数量：碰撞分子的百分比：真空蒸发涂层，源基本距离为25厘米的P 310-3Pa，要有效减少蒸发分子在横截面上碰撞的现象，源基本距离、真空蒸发涂层、蒸发源的蒸发特性和膜厚分布、真空蒸发涂层过程中基板是否能获得均匀膜厚是除膜的关键。膜厚

10、的影响因素a，蒸发源的特性；b、基板和蒸发源的几何形状、相对位置；c、蒸发物质蒸发。为了真空蒸发涂层、蒸发源的蒸发特性及膜厚分布、膜厚的理论计算，寻找其分布规律，并假设如下：1)蒸发源附近的蒸发原子或分子之间没有碰撞。2)蒸发原子或分子与残余气体分子之间没有碰撞。3)蒸发原子到达基板后，不会发生蒸发。真空蒸发涂层，1，点蒸发源，蒸发源的蒸发特性和膜厚分布，特点：各个方向的蒸发量相同，真空蒸发涂层，2，面蒸发源，蒸发源的蒸发特性和膜厚分布，特征厚度均匀性好一些，但积累率要低得多。单位质量的原料为1/4，真空蒸发涂层，3，克努是蒸发源，蒸发源的蒸发特性和膜厚分布，2r，l，分子流，真空蒸发涂层，4

11、，细长平面蒸发源，蒸发蒸发源的蒸发特性和膜厚分布，蒸发特性，dS1是小平面源店员，蒸发源放在向心力上，基板放在球面上，就能得到均匀的薄膜。=0时，T是常数。蒸发源，基板放在同一球体上，可以得到均匀的薄膜。，真空蒸发涂层，蒸发源对基板相对位置配置，2 .面源，蒸发源可以直接配置在基板中心线：真空蒸发涂层，配置蒸发源与基板相对位置，3 .对于小面积基板，A，基板公转的“行星”方式运动B 4。以大面积积雨板为例，1点蒸发源、等间距、等蒸发速度的4点蒸发源、等蒸发速度的4点蒸发源、等间距、不等蒸发速度的4点蒸发源：膜厚最大相对偏差、真空蒸发涂层、蒸发源的加热方式、电阻2)饱和蒸汽压降低，减少蒸发源材料

12、蒸汽的污染。要求：蒸发材料的蒸发温度低于蒸发源材料的平衡蒸气压为10-8浊度时的温度。3)化学性能稳定，对蒸发物质没有反应。4)耐热性好，热源变化时功率密度变化小。5)经济耐久性。真空蒸发涂层，蒸发源的加热方式，1 .电阻蒸发源，加工性能：W最差，室温脆，需要400高温退火，Mo好，Ta最好，真空蒸发涂层，蒸发源的加热方式，1 .电阻蒸发源，金属蒸发源铝，铁，镍，钴和钨，钼和钽的改进方法：陶瓷坩埚，真空蒸发涂层，蒸发源的加热方法，1，真空蒸发涂层，蒸发源的加热方式，1。电阻蒸发源，各种形状的电阻蒸发源，1)丝绸，a)，b)渗透性，电镀材料是丝绸。但是写得好意味着有轻合金化，只能用一次。c)不需

13、要渗透率。电镀材料是丝绸、块状升华材料(Cr)、非润湿材料(Ag、Cu)蒸发加热线材的直径：0.5-1mm、特殊1.5mm、多股、真空蒸发涂层、蒸发源的加热方式可蒸发块状、丝绸、粉末电镀材料局部过热电阻蒸发源，各种形状的电阻蒸发源，3)外部加热，真空蒸发涂层，蒸发源的加热方式，2，真空蒸发涂层，蒸发源的加热方式，2。电子束蒸发源，1)使用集中电子束，功率密度高，高熔点电镀材料(3000以上)可以蒸发为W、Mo、Ge、SiO2、Al2O3等。2)使用水冷可以防止材料蒸发和对电镀材料的反应，从而形成高纯薄膜。3)直接添加到电镀材料，热效率高，导电性高，辐射热损失小。优点：真空蒸发涂层，蒸发源的加热方式，2 .电子束蒸发源，缺点：1)电子枪发射的一级电子和蒸发材料发射的二级电子电离蒸发原子和残余气体，影响膜层的质量。解决方法：设计和选择结构不同的电子枪2)大多数化合物在受到电子轰击时会部分分解。3)设备结构复杂且昂贵。4)加速电压过高时生成软x射线会对人体造成危害。真空蒸发涂层，蒸发源的加热方式，2 .电子束蒸发源，电子束蒸发源的结构：A，lingan:环形阴极发射电子，结构简单，缺点：1，阴极和坩埚接近性：