真空镀膜技术与离子镀膜

《真空镀膜技术与离子镀膜》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章薄膜制备技术2.4迪通恒业科技开发的外延制膜技术2.3富森钛金设备开发的溶液镀膜技术2.2薄膜的化学气相沉积2.1薄膜的物理气相沉积第一节薄膜的物理气相沉积2.1.1引言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依赖于薄膜材料的化学组成，而且与薄膜材料的制备技术具有一定的关系。随着科学技术的发展和各学科之间的相互交叉,相继出现了一些新的薄膜制备技术。这些薄膜制备方法的出现,不仅使薄膜的质量在很大程度上得以改善,而且为发展一些新型的薄膜材料提供了必要的制备技术。第二节薄膜的物理气相沉积2.1.1引言薄膜的制备方法可分为：1

2、、气相法PVD：PhysicalVaporDeposition，不伴随化学反应发生CVD：ChemicalVaporDeposition，发生化学反应2、非气相法（主要是液相）第一节薄膜的物理气相沉积2.1.1引言真空蒸发溅射沉积离子镀物理气相沉积（PVD）化学气相沉积（CVD）气相沉积电阻加热、弧光放电加热、感应加热、电子束加热、激光加热化学反应法热分解法直流溅射、射频溅射、磁控溅射、离子束溅射直流二极型离子镀、射频放电离子镀、等离子体离子镀氢还原法、卤素输运法含氢化合物分解法、有机金属热分解法分子束外延固相外延离子外延第一节薄膜的物理

3、气相沉积2.1.1引言非气相沉积氧化法离子注入法扩散法电化学法涂覆法液相生长法Sol-gel法高温氧化、低温氧化、阳极氧化气相扩散、固相扩散电解电镀、非电解电镀溶液输运法、溶液温度减少法第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。块状材料(靶材)薄膜物质输运能量输运能量衬底第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法方法的核心点：薄膜材料通过物理方法产生并

4、输运到基体表面的镀膜方法；通常是固体或熔融源；一般来说，在气相或衬底表面没有化学反应；需要相对较低的气体压力环境：a)其他气体分子对于气相分子的散射作用较小；b)气相分子的运动路径近似为一条直线；c)气相分子在衬底上的沉积几率接近100%。代表性技术：蒸发镀膜、溅射镀膜；技术特点：真空度高、沉积温度低、设备相对比较简单。薄膜质量可控度小、表面容易不均匀。第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法要点：●真空蒸发原理●蒸发源的蒸发特性及膜厚分布●蒸发源的类型●合金及化合物的蒸发真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室中，加

5、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。第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法加热丝加热舟坩埚盒状源（KnudsenCell）常用蒸发源第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法(1)优点：成膜速度快：0.1~50μm/min，设备比较简单，操作容易；制得薄膜纯度高；用掩模可以获得清晰的图形；薄膜生长机理较单纯。(2)缺点：薄膜附着力较小；结晶不够完善；工艺重复性不够好；膜厚不易控制；

6、薄膜质量不是很好。第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法基本过程：（1）加热蒸发过程，凝聚相→气相该阶段的主要作用因素：饱和蒸气压（2）输运过程，气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运该阶段的主要作用因素：分子的平均自由程（工作气压），源—基距（3）基片表面的淀积过程，气相→固相凝聚→成核→核生长→连续薄膜第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法气体与蒸气第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法对于每一种气体都有一个特定的温度，高于此温度时，气体不能通过等温压缩而液化，这个温度

7、称为该气体的临界温度。温度高于临界温度的气态物质称为气体，低于临界温度的气态物质称为蒸气。注意：蒸气不是理想气体！只有在很低气压下，近似符合理想气体方程。气体与蒸气第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法临界温度不是沸点！第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法在一定温度下，气、固或气、液两相平衡时，蒸气的压力称为该物质的饱和蒸气压。饱和蒸气压(Saturationvaporpressure)：注意：取决于液体(或固体)本性和温度，与液体(或固体)存在的量无关。饱和蒸气压一定温度下，蒸发(或升华)出

8、来的蒸气分子的量标志着物质的蒸发(或升华)能力第一节薄膜的物理气相沉积2.1.2PVD法一、真空蒸发镀膜法饱和蒸气压：克拉伯龙——克劳修斯方程：Pv：饱和蒸气压；ΔvapHm：温度T时纯液体的