《全的各种薄膜制备》PPT课件

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1、第十二章薄膜制备技术气相沉积技术就是通过气相材料或使材料气化后，沉积于固体材料或制品（基片）表面并形成薄膜，从而使基片获得特殊表面性能的一种新技术。12.1薄膜的特征与分类概念：薄膜是一类用特殊方法获得的，依靠基体支撑并具有与基体不同的结构和性能的二维材料。薄膜特征：1）厚度（纳米，微米，毫米）2）有基体支撑（不是单独存在的）3）特殊的结构和性能（与块体材料相区别）4）特殊的形成方式（缺陷及内应力）种类：（1）以材料种类划分：金属、合金、陶瓷、半导体、化合物、高分子薄膜等。（2）以晶体结构划分：

2、单晶、多晶、纳米晶、非晶（3）以厚度划分：纳米薄膜，微米薄膜和厚膜。（4）以薄膜组成结构划分：多层薄膜，梯度薄膜，复合薄膜。应用：光学薄膜、微电子薄膜、光电子学薄膜、集成电路薄膜、防护功能薄膜。薄膜的制备方法薄膜的制备方法可分为：液相法和气相法气相沉积技术分为：物理气相沉积和化学气相沉积。物理气相沉积：（PVD)(1)真空蒸镀(2)溅射镀膜(3)离子镀膜化学气相沉积：(CVD)(1)常压、低压CVD(2)等离子辅助CVD(3)激光（电子束）辅助CVD(4)有机金属化合物CVD12.2蒸发镀膜概念

3、：把待镀膜的基片或工件置于真空室内，通过对镀膜材料加热使其气化而沉积于基体或工件表面并形成薄膜的工艺过程，称为真空蒸发镀膜，简称蒸发镀膜或蒸镀。1、蒸发镀膜的装置与过程基本设备：主要是附有真空抽气系统的真空室和蒸发镀膜材料加热系统，安装基片或工件的基片架和一些辅助装置组成。基本过程：用真空抽气系统对密闭的钟罩进行抽气，当真空罩内的气体压强足够低时，通过蒸发源对蒸发料进行加热到一定温度，使蒸发料气化后沉积于基片表面，形成薄膜。2、真空度为什么镀膜时镀膜室内要具有一定的真空度？一方面原因：真空环境可

4、防止工件和薄膜本身的污染和氧化，便于得到洁净致密的各种薄膜。另一方面原因：真空镀膜时，为了使蒸发料形成的气体原子不受真空罩内的残余气体分子碰撞引起散射而直接到达基片表面。注意：一般蒸镀真空度为（10-2～10-5）Pa。这里强调的真空度指的是蒸发镀膜前真空罩的起始气压。3、蒸发温度蒸发温度是如何影响到蒸镀过程的？加热温度的高低直接影响到镀膜材料的蒸发速率和蒸发方式。蒸发温度过低时，镀膜材料蒸发速率过低，薄膜生长速率低；而过高的蒸发温度，不仅会造成蒸发速率过高而产生的蒸发原子相互碰撞、散射等现象，

5、还可能产生由于镀料中含有气体迅速膨胀而形成镀料飞溅。蒸发温度一般为将镀料加热到使其平衡蒸气压达到几Pa时的温度。二、蒸发源和蒸发方式1、电阻蒸发源（盛放镀料的器皿）：电阻蒸发源材料要求：a）高熔点，低蒸汽压b）不与蒸发料发生相互溶解或化学反应c）易被液态的蒸发材料润湿。常用材料：钨、钼、钽加热方式：利用大电流通过时产生的焦耳热直接加热镀膜材料使其蒸发，可用于蒸发温度小于1500℃的许多金属和一些化合物。优缺点：结构简单，方便使用;蒸发源与镀料相互接触，易对镀料造成污染或与其反应，且无法进行高熔点

6、材料的蒸发镀膜。2、电子束蒸发源电子束蒸发源是在镀膜室内安装一个电子枪，利用电子束聚焦后集中轰击镀膜材料进行加热。优点：有利于蒸发高熔点金属和化合物材料；熔池用水冷却，镀膜材料与熔池不会发生污染和反应；缺点：电子束轰击会造成化合物部分分解，影响薄膜结构和性能；电子束蒸发源体积大，价格高3、激光蒸发源与电子束蒸发源加热原理相同性能优于电子束蒸发源价格昂贵三、合金与化合物的蒸镀1、合金蒸镀分馏现象：合金中的各组分在同样的温度下有不同的蒸气压，组成合金后，在同样温度下合金液中各组分的蒸气压差异仍然存在

7、，产生分馏现象。解决方法：（1）多源蒸发（2）瞬时蒸发（3）反应蒸发（4）高能量密度蒸发2、化合物蒸镀分解现象：常用化合物蒸发材料蒸镀薄膜时，一些化合物会在高温下分解，从而造成其中的高蒸气压组分的降低。解决方法：(1)向反应室内加热反应气体以补充气体组分的损失。(2)反应蒸镀。四、蒸镀特点与用途蒸镀只用于镀制对结合强度要求不高的某些功能膜;例如用作电极的导电膜，光学镜头用的增透膜等。蒸镀用于镀制合金膜时在保证合金成分这点上，要比溅射困难得多，但在镀制纯金属时，蒸镀可以表现出镀膜速率快的优势。12

8、.3溅射镀膜概念：带有几十电子伏以上动能的荷能粒子轰击固体材料时，材料表面的原子或分子会获得足够的能量而脱离固体的束缚逸出到气相中，这一现象称为溅射。溅射到气相中的原子再沉积到固体表面，使之沉积成膜，称为溅射镀膜。一、溅射镀膜的原理1、溅射现象溅射原理：溅射完全是动能的交换过程，是发生了级联碰撞的结果。2、溅射速率和溅射能量概念：一个入射离子所溅射出的原子个数称为溅射速率或溅射产额，单位（原子个数/离子）。影响溅射速率的因素：（1）入射离子能量和种类（2）靶材（3）离子的入射角及靶材温度等溅射原