東北大學(xué)真空鍍膜技術(shù)培訓(xùn)：PVD物理氣相沉積

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1、真空鍍膜（一）：主講人：巴德純PVD物理氣相沉積主要內(nèi)容1.真空鍍膜概論2.真空蒸發(fā)鍍膜3.真空濺射鍍膜4.真空離子鍍膜和離子束沉積技術(shù)1.真空鍍膜概論1.1真空鍍膜技術(shù)真空鍍膜在真空條件下利用某種方法，在固體表面上鍍一層與基體材料不同的薄膜材料，也可以利用固體本身生成一層與基體不同的薄膜材料，即真空鍍膜技術(shù)。1.2真空鍍膜特點(diǎn)在真空條件下鍍膜，膜不易受污染，可獲得純度高、致密性好、厚度均勻的膜層。膜材和基體材料有廣泛的選擇性，可以制備各種不同的功能性薄膜。薄膜與基體附著強(qiáng)度好，膜層牢固。對(duì)環(huán)境無污染。

2、1.3真空鍍膜技術(shù)分類物理氣相沉積（PVD）如：熱蒸發(fā)沉積、濺射沉積、離子鍍和分子束外延化學(xué)氣相沉積（CVD）如：熱化學(xué)氣相沉積、光化學(xué)氣相沉積、等離子體化學(xué)氣相沉積物理-化學(xué)氣相沉積（PCVD）真空表面處理技術(shù)的分類各種干式鍍膜技術(shù)的比較1.4真空鍍膜的應(yīng)用薄膜的應(yīng)用非常廣泛，它可以應(yīng)用于電子、機(jī)械、光學(xué)、能源、輕工、食品、建筑、裝飾等工業(yè)方面以及傳感器、變換器等。此外，塑料表面金屬薄膜以及金屬表面的塑料薄膜廣泛應(yīng)用于日常生活各方面。薄膜的應(yīng)用2.真空蒸發(fā)鍍膜2.1真空蒸發(fā)鍍膜原理將膜材置于真空中，通

3、過蒸發(fā)源對(duì)其加熱使其蒸發(fā)，蒸發(fā)的原子或分子從蒸發(fā)源表面逸出。由于高真空氣氛，真空室中氣體分子的平均自由程大于真空室的線性尺寸，故此蒸汽分子很少與其它分子相碰撞，以直線方式達(dá)到基片表面，通過物理吸附和化學(xué)吸附凝結(jié)在基片表面，形成薄膜。這就是真空蒸發(fā)鍍膜的基本原理。真空蒸發(fā)鍍膜原理圖1.基本加熱電源2.真空室3.基片架4.基片5.膜材6.蒸發(fā)舟7.加熱電源8.抽氣口9.真空密封10.擋板11.蒸汽流蒸發(fā)鍍膜成膜條件真空條件蒸發(fā)條件清洗條件真空條件蒸鍍室內(nèi)真空度應(yīng)高于10-2Pa室內(nèi)殘余氣體的分子到達(dá)基片表面

4、上的幾率<膜材的蒸發(fā)速率蒸發(fā)條件蒸發(fā)速率應(yīng)足夠大以達(dá)到工藝要求的沉積速率（kg/m2s）某些金屬蒸氣壓與溫度的關(guān)系曲線清洗條件基片應(yīng)進(jìn)行鍍前處理（粗糙度小，表面上無污染物，無氧化化層等）2.2蒸發(fā)源電阻加熱式電子束加熱式感應(yīng)加熱式空心陰極等離子體電阻式加熱式激光束加熱式按加熱方式分類：電阻加熱式蒸發(fā)源——絲狀源與箔狀源電阻加熱式蒸發(fā)源——鋁蒸發(fā)用坩堝加熱器電子束加熱式蒸發(fā)源電子束加熱式蒸發(fā)源——e型槍工作原理示意圖1.發(fā)射體組件2.陽極3.電磁線圈4.水冷坩堝5.離子收集板6.電子收集極7.電子束軌跡8

5、.正離子軌跡9.散射電子軌跡10.等離子體電子束加熱式蒸發(fā)源——e型槍電子束偏轉(zhuǎn)角感應(yīng)加熱式蒸發(fā)源空心陰極等離子體電阻式加熱式蒸發(fā)源1.冷卻水套2.空心陰極3.輔助陽極4.聚束線圈5.槍頭6.膜材7.坩堝8.聚焦磁場(chǎng)9.基片空心陰極等離子體電阻式加熱式蒸發(fā)源——HCD槍特性主束電源與引束電源的匹配輔助陽極孔徑與主束電壓及束流的關(guān)系氬氣流量與主束電壓的關(guān)系激光加熱式蒸發(fā)源1.玻璃衰減器2.透鏡3.光圈4.光電池5.分光器6.透鏡7.基片8.探頭9.靶10.真空室11.激光器蒸發(fā)源按形狀分類：點(diǎn)蒸發(fā)源小平面

6、蒸發(fā)源環(huán)形蒸發(fā)源環(huán)形線蒸發(fā)源、環(huán)形平面蒸發(fā)源、環(huán)形柱面蒸發(fā)源環(huán)形錐面蒸發(fā)源矩形平面蒸發(fā)源點(diǎn)蒸發(fā)源及點(diǎn)源對(duì)平面的蒸發(fā)點(diǎn)蒸發(fā)源的發(fā)射點(diǎn)源對(duì)平面的蒸發(fā)小平面蒸發(fā)源及小平面源對(duì)平行平面的蒸發(fā)小平面蒸發(fā)源的發(fā)射小平面源對(duì)平行平面的蒸發(fā)環(huán)形蒸發(fā)源——環(huán)形線蒸發(fā)源平面基片的環(huán)形線蒸發(fā)源平行于基片的環(huán)形線源的膜厚環(huán)形蒸發(fā)源——環(huán)形平面蒸發(fā)源平行于基片的環(huán)形平面蒸發(fā)源環(huán)形蒸發(fā)源——環(huán)形柱面蒸發(fā)源環(huán)形蒸發(fā)源——環(huán)形錐面蒸發(fā)源基片與蒸發(fā)源的相對(duì)位置點(diǎn)蒸發(fā)源的等膜厚球面1.基片2.球面工件架3.點(diǎn)蒸發(fā)源小平面源的等膜厚面1.基

7、片2.球面工件架3.小平面源圓形平面源的膜厚分布間歇式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)立式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)臥式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)半連續(xù)式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)2.3真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)立式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)鍍膜室1.室體2.球面行星轉(zhuǎn)動(dòng)基片架3.膜厚測(cè)量晶體4.烘烤裝置5.擋板6.膜材7.e型槍蒸發(fā)源間歇式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)單室半連續(xù)真空鍍膜機(jī)鍍膜室1.照明燈2.放卷輥3.基帶4.導(dǎo)向輥5.張緊輥6.水冷輥7.擋板8.坩堝9.送絲機(jī)構(gòu)10.室體11.觀察窗12.抽氣口半連續(xù)式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)送絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)1.坩堝2.導(dǎo)管3.膜材絲4.主動(dòng)輥輪5.壓輪

8、6.導(dǎo)向輥7.支架8.繞絲輪半連續(xù)式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)雙室半連續(xù)真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)1.室體2.收卷輥3.照明燈4.導(dǎo)向輥5.觀察窗6.水冷輥7.隔板8.擋板9.蒸發(fā)源10.鍍膜室抽氣口11.橡膠輥12.銅輥13.烘烤裝置14.放卷輥15.卷繞室抽氣口半連續(xù)式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)蒸發(fā)源的位置1.基體2.蒸發(fā)源半連續(xù)式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)開啟機(jī)構(gòu)示意圖1.真空室體2.卷繞機(jī)構(gòu)3.密封大板4.動(dòng)力柜5.行程開關(guān)6.小車半連續(xù)式真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)2.4特殊蒸發(fā)技術(shù)閃蒸蒸鍍