气相沉积ppt课件.ppt

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1、材料表面工程第八章气相沉积技术导入案例随着学业压力的增大，带眼镜的学生越来越多。在选眼镜的时候，导购员往往会推荐加膜镜片。一般来说加膜镜片有三种类型。一是耐磨损膜（硬膜），防止与灰尘或砂砾的摩擦都会造成镜片磨损；二是抗反射膜，减少光线的反射；三是抗污膜（顶膜），具有抗油污和抗水性能。而眼镜片上的这三种膜就是通过气相沉积技术镀上的。气相沉积技术：是将含有沉积元素的气相物质，通过物理或化学的方法沉积到材料表面形成薄膜的一种新型镀膜技术。目的：是在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。如TiC、TiN、Ti(C,N)、(Ti,Al)N、Cr2C3

2、、Al2O3、C-BN等超硬耐磨涂层。导入3这项技术早期被称为“干镀”，根据成膜过程的原理不同可以分为：物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition，PVD）化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition，CVD）望远镜和照相机的镜头镀膜起什么作用？是采用什么工艺方法镀上去的？为什么呈现出不同的颜色？第一节物理气相沉积过程及特点物理气相沉积（PVD）是指在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其电离成粒子，直接沉积到基片或工件表面形成固态薄膜的方法。一、物理气相沉积的定义沉积过程中，若沉积粒子来源于化合物的气相分解反应，则称为化学气

3、相沉积（CVD），否则称为物理气相沉积（PVD）。二、物理气相沉积的基本过程PVD主要包括三个过程：蒸发镀膜：使镀料加热蒸发；溅射镀膜：用具有一定能量的离子轰击，从靶材上击出镀料原子。（1）气相物质的产生：物理气相沉积过程示意图高真空度时（真空度为10-2Pa）：镀料原子很少与残余气体分子碰撞，基本上是从镀源直线前进至基片；低真空度时（如真空度为10Pa）：则镀料原子会与残余气体分子发生碰撞而绕射，但只要不过于降低镀膜速率，还是允许的。真空度过低：镀料原子频繁碰撞会相互凝聚为微粒，则镀膜过程无法进行。（2）气相物质的输送：镀料向所镀制的工件（或基片）输送过程，要求在真空中进行，这

4、主要是为了避免过多气体碰撞。（3）气相物质的沉积：气相物质在基片上沉积是一个凝聚过程。根据凝聚条件的不同，可以形成非晶态膜、多晶膜或单晶膜。反应镀：镀料原子在沉积时，可与其它活性气体分子发生化学反应而形成化合物膜，称为反应镀。如镀制TiC是在蒸镀Ti的同时，向真空室通入乙炔，于是基片上发生反应2Ti＋C2H2→2TiC十H2而得到TiC膜层。离子镀：在镀料原子凝聚成膜的过程中，还可以同时用具有一定能量的离子轰击膜层，目的是改变膜层的结构和性能，这种镀膜技术称为离子镀。反应镀在工艺和设备上变化不大，可认为是蒸镀和溅射的一种应用；离子镀在技术上变化较大，所以通常将其与蒸镀和溅射并列为

5、另一类镀膜技术。蒸发镀膜技术；溅射镀膜技术；离子镀膜技术。PVD技术分类：镀前处理；真空沉积；镀后处理。PVD的工艺：三、物理气相沉积的特点镀膜材料来源广镀膜材料可以是金属、合金、化合物等，无论导电还是不导电，低熔点还是高熔点，液相还是固相，块体还是粉末，都可以使用。沉积温度低比化学气相沉积制备技术所需温度低得多，无受热变形或材料变质问题。膜层附着力强膜层厚度均匀而致密，纯度高。工艺过程易于控制主要是通过电参数控制。真空条件下沉积无有害气体排除，环保无污染。设备较复杂，一次性投入较高。四、物理气相沉积的应用目前，物理气相沉积技术已广泛应用于机械、航空航天、电子、光学、轻工业和建筑

6、业等领域，用于制备单耐磨、耐蚀、耐热、导电、绝缘、光学、磁性、压电、润滑、超导、装饰等薄膜。第二节真空蒸发镀膜蒸发镀膜过程：一、蒸发镀膜的原理在高真空中用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法称蒸发镀膜，简称蒸镀。被镀材料蒸发过程蒸发材料粒子迁移过程蒸发材料粒子沉积过程蒸发材料蒸发材料粒子基片(工件)蒸发镀膜系统成膜机理：三种生长模式形核、长大、合并成膜；单分子层均匀覆盖，逐层沉积；单分子层沉积，再形核长大。加热器材料常使用钨、钼、钽等高熔点金属，按照蒸发材料的不同，可制成丝状、带状和板状。PowerSupplyPlatenswithseveralwafersM

7、oltenAluminiuminacrucibleElectronBeamAluminiumVapourElectronGun二、蒸发源利用电子束加热可以使钨（熔点3380℃）、钼（熔点2610℃）和钽（熔点3100℃）等高熔点金属熔化。(1)电阻加热蒸镀：(2)电子束加热蒸镀蒸镀纯金属膜中90％是铝膜：在制镜工业中广泛采用蒸镀，以铝代银，节约贵重金属。集成电路是镀铝进行金属化，然后再刻蚀出导线。在聚酯薄膜上镀铝具有多种用途，可制造小体积的电容器；制作防止紫外线照射的食品软包装袋