镀膜技术介绍.ppt

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1、真空镀膜调研真空镀膜：在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发（或溅射），使其沉积在被涂覆的物体（称基片、基板或基体）上的方法。真空镀膜亦称干式镀膜，与传统的湿法镀膜相比具有如下特点：真空制备、环境清洁，膜层不易受污染，致密性好、纯度高、膜厚均匀。膜与基体附着力好，膜层牢固。不产生废液，避免环境污染。真空镀膜薄膜制备方法真空蒸发镀膜真空蒸发镀膜法是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜的方法。电阻式蒸发镀膜蒸发源是真空蒸发镀膜机的关键部件，根据蒸发源的不同可将真空蒸发镀膜分为以下几种：蒸发源电子束加热式电阻加

2、热式感应加热热激光加热式蒸发源电子枪加热电阻高频螺旋线圈大功率激光器优点可蒸镀高熔点膜材，蒸发速率快，膜材不受容器污染，可蒸镀高纯度薄膜。结构简单、造价便宜、适合大批量生产。蒸发速率大（电阻式10倍），温度均匀。可蒸发高熔点面膜材，激光器只能装在真空室外，对薄膜污染少。缺点电子枪造价较高.所镀膜材熔点不高，膜层质量不高，电阻丝寿命有限。蒸发装置必须屏蔽，需要高频发射器。打功率激光器价格昂贵。电阻式蒸发镀膜电阻式蒸发镀膜采用钽、钼、钨等高熔点金属，做成适当形状的蒸发源，其上装入待蒸发材料，让电流通过，对蒸发材料进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料放入Al2O3、BeO等坩埚中进行间接加热蒸

3、发。电子束蒸发镀膜1.电子枪灯丝是损耗零件，需定期更换。2.e型电子枪工作需要一定的真空条件，工作真空度≤6×10-2~2×10-2。3.e型电子枪真个枪头均放置在散热较差的真空室中，特别是电子枪常常用来加热一些高熔点的金属，因此电子枪的散热问题尤为重要。电子枪水冷主要是冷却坩埚、散射电子吸收极及磁极等部分。膜厚理论点蒸发源通常将能够从各个方向蒸发等量材料的微小球状蒸发源称为点蒸发源（简称点源）。假设膜材以每秒m克的蒸发速率想各个方向蒸发，在单位时间内凝结到面dS2上的膜厚t：膜厚理论面蒸发源如果蒸发源是小平面，按照余弦定律，膜材在单位时间膜厚t为：但是，在实际过程中蒸发源并不是理想的

4、点源或面源，用[1]来描述实际的蒸发源更加准确。[1]温才,令勇洲,李文俊,等.真空蒸镀氟化镁增透膜的厚度与均匀性控制[J].材料导报,2013,26(22):5-9.真空蒸发镀膜最大的特点是成膜速度快、蒸镀面积大。但是，由于热蒸发的粒子能量低（0.1~1ev），膜层附着力差、容易脱膜，薄膜堆栈密度不高、致密性差，膜层表面粗糙，折射率降低[1]。[1]王英剑,李庆国,范正修.电子束,离子辅助和离子束溅射三种工艺对光学薄膜性能的影响[J].强激光与粒子束,2003,15(9):841-844.真空蒸发镀膜真空溅射镀膜所谓“溅射”就是用荷能离子（通常是气体正离子）轰击物体，从而引起物体表面

5、原子从母体中逸出的现象。射出的粒子大多呈原子状态，常称为溅射原子。用于轰击靶的荷能粒子可以是电子、离子或中性粒子，由于离子在电场下易于加速并获得所需动能，因此大多采用离子作为轰击粒子。与真空蒸发镀膜相比，溅射镀膜有如下的优点：（1）溅射膜与基板之间的附着性好(10~100ev)。（2）溅射镀膜膜层致密，针孔少，且膜层的纯度较高。（3）相比于电子束蒸镀，溅射镀膜层更加光滑。缺点：（1）溅射设备复杂、需要高压装置；（2）溅射淀积的成膜速度低，真空蒸镀淀积速率为1～2nm/s，而溅射速率为0.01～0.04nm/s；真空溅射镀膜王英剑,李庆国,范正修.电子束,离子辅助和离子束溅射三种工艺对光

6、学薄膜性能的影响[J].强激光与粒子束,2003,15(9):841-844.考夫曼离子源1.阴极灯丝加热发射热电子。2.电子与气体原子或分子碰撞。3.气体电离，在放电室形成等离子体。4.多孔栅极产生加速电场。5.离子被加速电场引出、加速、获得能量。6.磁场对电子运动进行约束，增加离化率。7.中和钨丝产生电子。8.中和电子对引出离子中和形成等离子体。霍尔离子源1.阴极钨丝发射热电子向阳极迁移。2.电子与气体原子碰撞使其离化。3.磁场中电子形成霍耳电流产生电场。4.离子被霍耳电场加速引出、加速。5.阴极热电子对引出离子中和形成等离子体。离子源电子束能量优点缺点考夫曼离子源聚焦2

7、00~3000高能小束流能量调节宽辐射区较小均匀性差霍尔离子源发散20~200低能大束流辐射区大均匀性较好能量低能量范围小离子源对比由于直接用离子源进行镀膜，成膜速度太慢。目前，对于离子源的使用，多将其作为辅源用于离子束辅助沉积（IAD），配合电子束进行快速蒸镀。IAD可以在镀膜前对基片进行清洗，清除表面污渍。也可以在电子束蒸镀的同时，使用离子源辅助沉积。这可以清除结合力较弱的粒子，增加密度、降低内应力，改善薄膜生长。离子束辅助沉积（IAD）真