《真空鍍膜》PPT課件

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1、真空鍍膜一、引言二、真空技術(shù)入門三、薄膜材料的制備四、真空蒸發(fā)鍍膜實(shí)驗(yàn)五、薄膜厚度的計(jì)算六、薄膜厚度的測(cè)量真空鍍膜技術(shù)是一種新穎的材料合成與加工的新技術(shù)，是表面工程技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分。真空鍍膜技術(shù)是利用物理、化學(xué)手段將固體表面涂覆一層特殊性能的薄膜，從而使固體表面具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、絕緣和裝飾等許多優(yōu)于固體材料本身的優(yōu)越性能，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、節(jié)約能源和獲得顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的作用。因此真空鍍膜技術(shù)被譽(yù)為最具發(fā)展前途的重要技術(shù)之一，并已在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化

2、的發(fā)展中展現(xiàn)出誘人的市場(chǎng)前景。。一、引言二、真空技術(shù)入門真空：低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)。1643年，意大利物理學(xué)家托里拆利(E.Torricelli)首創(chuàng)著名的大氣壓實(shí)驗(yàn)，獲得真空。自然真空：氣壓隨海拔高度增加而減小，存在于宇宙空間。人為真空：用真空泵抽掉容器中的氣體。真空度的單位1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=760(Torr)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013x105Pa1Torr=133.3Pa真空區(qū)域的劃分目前尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，一般最常見的劃分為：粗真空低真空高真空超高真空極高真空真空的獲得低真空（10－1P

3、a）——機(jī)械泵較高真空（10－3～10－4Pa）——擴(kuò)散泵更高真空——渦輪分子泵真空度的測(cè)量實(shí)用的真空計(jì)主要有：Ｕ形真空計(jì)——10－５～1Pa熱傳導(dǎo)真空計(jì)——100～10－1Pa高真空電離真空計(jì)——10－1～10－5PaB－A超高真空電離計(jì)——10－1～10－９Pa(貝耶得和阿爾伯特研制)分壓強(qiáng)真空計(jì)——10－1～10－１４Pa真空技術(shù)是基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一，真空技術(shù)在近代尖端科學(xué)技術(shù)，如表面科學(xué)、薄膜技術(shù)、空間科學(xué)、高能粒子加速器、微電子學(xué)、材料科學(xué)等工作中都占有關(guān)鍵的地位，在工業(yè)生產(chǎn)中也有日益廣泛的應(yīng)

4、用。三、薄膜材料的制備薄膜制備方法有很多種,如液相制備方法、電化學(xué)制備方法等，直接制備薄膜以氣相沉積為主.包括：◆化學(xué)氣相沉積（CVD)借助空間氣相化學(xué)反應(yīng)在襯底表面上沉積固態(tài)薄膜?！粑锢須庀喑练e（PVD)用物理方法(如電弧、高頻或等離子等高溫?zé)嵩矗⒃次镔|(zhì)轉(zhuǎn)移到氣相中，在襯底表面上沉積固態(tài)薄膜。包括真空蒸發(fā)、真空濺射等。真空蒸發(fā)鍍膜：在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā)，使其淀積在適當(dāng)?shù)谋砻嫔?。它的?yōu)點(diǎn)是沉積速度較高，蒸發(fā)源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制作，造價(jià)低廉，但不能蒸發(fā)難熔金屬和介質(zhì)材料。最大的缺點(diǎn)就是材料的利

5、用率極低（試料在籃狀蒸發(fā)源中以　　立體角、在舟狀蒸發(fā)源中以　　立體角四散開來(lái)）真空濺射鍍膜：當(dāng)高能粒子(電場(chǎng)加速的正離子)打在固體表面時(shí)，與表面的原子、分子交換能量，從而使這些原子、分子飛濺出來(lái)，落在襯底上形成薄膜。濺射鍍膜材料的利用率大大高于蒸發(fā)鍍膜。薄膜技術(shù)的應(yīng)用薄膜技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用：例如：光學(xué)系統(tǒng)中使用的各種反射膜、增透膜、濾光片、分束鏡、偏振鏡等；電子器件中用的薄膜電阻，特別是平面型晶體管和超大規(guī)模集成電路也有賴于薄膜技術(shù)來(lái)制造；硬質(zhì)保護(hù)膜可使各種經(jīng)常受磨損的器件表

6、面硬化，大大增強(qiáng)表面的耐磨程度；在塑料、陶瓷、石膏和玻璃等非金屬材料表面鍍以金屬膜具有良好的美化裝飾效果，有些合金膜還起著保護(hù)層的作用；磁性薄膜具有記憶功能，在電子計(jì)算機(jī)中作存儲(chǔ)記錄介質(zhì)而占有重要地位。四、真空蒸發(fā)鍍膜實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作用DM－300型鍍膜機(jī)鍍膜干涉顯微鏡測(cè)量膜厚稱重法測(cè)膜厚實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作：真空鍍膜相關(guān)知識(shí)介紹（真空的獲得和測(cè)量、薄膜材料介紹、真空鍍膜實(shí)驗(yàn)等）制備鍍膜用的鋁塊、鎢籃、鉬舟用酒精或丙酮清洗基片（載波片），在基片上做個(gè)臺(tái)階。我們是利用掩膜辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將基片的一部分表面擋住

7、，使這部分基片蒸發(fā)不上薄膜。用NaOH溶液清洗掉鋁塊、鎢籃、鉬舟表面的氧化物等雜質(zhì)蒸發(fā)室的清洗與安裝稱量載波片的質(zhì)量真空系統(tǒng)(DM—300鍍膜機(jī))蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)源蒸發(fā)源的形狀如下圖，大致有螺旋式(a)、籃式(b)、發(fā)叉式(c)和淺舟式(d)等。蒸發(fā)源材料和鍍膜材料的選擇搭配原則（1）蒸發(fā)源有良好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)性質(zhì)不活潑，達(dá)到蒸發(fā)溫度時(shí)加熱器本身的蒸汽壓要足夠低。（2）蒸發(fā)源的熔點(diǎn)要高于被蒸發(fā)物的蒸發(fā)溫度。加熱器要有足夠大的熱容量。（3）蒸發(fā)物質(zhì)和蒸發(fā)源材料的互熔性必須很差，不易形成合金。（4）要求線圈

8、狀蒸發(fā)源所用材料能與蒸發(fā)材料有良好的浸潤(rùn)，有較大的表面張力。（5）對(duì)于不易制成絲狀、或蒸發(fā)材料與絲狀蒸發(fā)源的表面張力較小時(shí)，可采用舟狀蒸發(fā)源。五、薄膜厚度的計(jì)算：在真空中氣體分子的平均自由程為：L=0.65/p(cm)，其中p的單位是Pa。當(dāng)p=1.3×10-3Pa時(shí)，L≈500cm。L>>基片到蒸發(fā)源的距離，分子作直線運(yùn)動(dòng)。右圖為蒸發(fā)源與任意接收面之間的幾何關(guān)系。設(shè)蒸發(fā)源為點(diǎn)蒸發(fā)源，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)任何方向一立體角dω的質(zhì)量為：蒸發(fā)物質(zhì)到達(dá)任一方向面積元