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1、物理氣相沉積真空鍍膜設(shè)備介紹（上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院電子信息材料系，上海200444）摘要：本文主要介紹了五類物理氣相沉積的真空鍍膜設(shè)備。五種設(shè)備分別為：電阻式蒸發(fā)裝置、電子束蒸發(fā)裝置、電弧蒸發(fā)裝置、激光蒸發(fā)裝置以及空心陰極蒸發(fā)裝置。介紹了相關(guān)設(shè)備的原理，優(yōu)缺點(diǎn)等。其中，著重列出了有關(guān)電子束蒸發(fā)裝置的其中一個(gè)應(yīng)用，是厚度為200μm左右的獨(dú)立式的鐵鉻-Y2O3非晶態(tài)/晶態(tài)復(fù)合涂層的已經(jīng)從基板溫度500oC左右的鐵鉻和氧化釔材料的電子束物理氣相沉積產(chǎn)生。Abstract:Itdescribesthe
2、fivephysicalvapordepositionvacuumcoatingequipmentinthisarticle.Fivekindsofequipmentare:resistiveevaporationapparatus,anelectronbeamevaporationapparatus,arcevaporationapparatus,laserevaporationapparatusandahollowcathodeevaporationapparatus.Itintroducesth
3、eprincipleofrelatedequipment,advantagesanddisadvantages.Emphaticallyidentifiestheelectronbeamevaporationapparatusinwhichanapplication.ItisthatFreestandingFeCrAl-Y2O3amorphous/crystallinecompositecoatingwithathicknessofabout200nmhasbeenproducedfromelectr
4、on-beamphysicalvapordepositionofFeCrAlandyttriamaterialswithasubstratetemperatureof500℃around.關(guān)鍵詞：電阻式蒸發(fā)裝置、電子束蒸發(fā)裝置、電弧蒸發(fā)裝置、激光蒸發(fā)裝置、空心陰極蒸發(fā)裝置Keyword:Resistiveevaporationapparatus,anelectronbeamevaporationapparatus,arcevaporationapparatus,alaserevaporationapp
5、aratus,ahollowcathodeevaporationdevice一、電阻式蒸發(fā)裝置電阻式蒸發(fā)裝置的電加熱方法是鎢絲熱源，針對(duì)這種加熱方式，其主要的特點(diǎn)在于：第一它主要用于塊狀材料的蒸發(fā)、可以在2200K下工作；其次就是有污染；但儀器操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。電阻式蒸發(fā)裝置主要由難熔金屬蒸發(fā)舟：W,Ta,Mo等材料制作，它一般用于粉末、塊狀材料的蒸發(fā)。利用大電流通過(guò)一個(gè)連接著靶材材料的電阻器,將產(chǎn)生非常高的溫度,利用這個(gè)高溫來(lái)升華靶材材料。通常使用鎢(Tm=3380℃),鉭Ta(Tm=2980℃)
6、,鉬Mo(Tm=2630℃),高熔點(diǎn)又能產(chǎn)生高熱的金屬,做成電阻器【1】。電阻式蒸發(fā)裝置的加熱方式對(duì)被蒸發(fā)的物質(zhì)可以采取兩種方法，即普通的電阻加熱法和高頻感應(yīng)法。前者依靠纏于坩鍋外的電阻絲實(shí)現(xiàn)加熱，而后者依靠感應(yīng)線圈在被加熱的物質(zhì)中或在坩鍋中產(chǎn)生出感應(yīng)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)物質(zhì)的加熱。在后者情況下，需要被加熱的物質(zhì)或坩鍋本身具有一定的導(dǎo)電性。電阻器可以依被鍍物工件形狀,擺放方式,位置,腔體大小,旋轉(zhuǎn)方式,而作成不同的形狀。鍍膜主要的考慮因素,是讓靶材的蒸發(fā)分布均勻,能讓工件上面的沉積薄膜厚度均勻,鍍膜成品才
7、能得到一致的光學(xué)功能。細(xì)絲狀的金屬靶材(Al,Ag,Au,Cr...)是最早被熱蒸鍍使用的靶材形式,后來(lái)則依不同需要,發(fā)展出舟狀,籃狀等各種形狀的電阻器。如圖1所示：針對(duì)電阻式蒸發(fā)裝置，我們需要注意的是：（1）避免被蒸發(fā)物質(zhì)與加熱材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的可能性，可以考慮使用表面涂有一層Al2O3的加熱體；（2）防止被加熱物質(zhì)的放氣過(guò)程可能引起的物質(zhì)飛濺。對(duì)于電阻式蒸發(fā)裝置，其優(yōu)點(diǎn)主要在于：（1）電阻式蒸鍍機(jī)設(shè)備價(jià)格便宜,構(gòu)造簡(jiǎn)單容易維護(hù)。（2）靶材可以依需要,做成各種的形狀。相對(duì)的，電阻式蒸發(fā)裝置其缺點(diǎn)
8、也是蠻多的：（1）因?yàn)闊崃考皽囟仁怯呻娮杵鳟a(chǎn)生,并傳導(dǎo)至靶材,電阻器本身的材料難免會(huì)在過(guò)程中參加反應(yīng),因此會(huì)有些微的污染,造成蒸發(fā)膜層純度稍差,傷害膜層的質(zhì)量。（2）熱阻式蒸鍍比較適合金屬材料的靶材,光學(xué)鍍膜常用的介電質(zhì)材料,因?yàn)檠趸锼枞埸c(diǎn)溫度更高,大部分都無(wú)法使用電阻式加溫來(lái)蒸發(fā)。（3）蒸鍍的速率比較慢,且不易控制。（4）化合物的靶材,可能會(huì)因?yàn)楦邷囟环纸?只有小部分化合物靶材可以被閃燃蒸鍍使用。（5）電阻式蒸鍍的膜層硬度比較差,密度比較低。因此
