物理氣相沉積.ppt

《物理氣相沉積.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、物理氣相沉積技術(shù)概述一、氣相沉積技術(shù)概述近年來表面工程學(xué)發(fā)展迅速，新的表面涂層技術(shù)層出不窮，氣相沉積就是發(fā)展最快的新涂層技術(shù)之一.（1）.定義:所謂氣相沉積是利用在氣相中以物理或化學(xué)的反應(yīng)過程，在工件表面形成具有特殊性能的金屬或化合物涂層的方法.（2）.氣相沉積的特點(diǎn)：可以用來制備具有各種特殊力學(xué)性能和物理化學(xué)性能（如：高硬度，高耐熱，高熱導(dǎo)，高耐腐蝕，抗氧化，絕緣等）涂層．不僅可以層積金屬涂層，合金涂層，還可以層積多種多樣的化合物．非金屬半導(dǎo)體．陶瓷和有機(jī)物的單層和多層結(jié)構(gòu)的涂層．（3）.分類:A.化學(xué)氣相沉積(CVD)B.物理氣相沉積(PVD)C.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECV

2、D)PVD與CVD的區(qū)別？化學(xué)氣相沉積與物理氣相沉積最根本的區(qū)別是在沉積前是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)氣相沉積，沉積原料并不是基片上沉積的物質(zhì)，必須通過化學(xué)反應(yīng)再在基片上沉積。而物理氣相沉積，并不需要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其只是通過各種方法（如加熱蒸發(fā)，濺射等等），將源材料氣化，然后沉積于基片表面成膜，沉積前后的物質(zhì)都是一樣的。氣相沉積具體分類（4）.氣相沉積的應(yīng)用：氣相沉積技術(shù)生產(chǎn)制備的高硬度，高耐熱，高熱導(dǎo)，高耐腐蝕，抗氧化，絕緣等涂層，特殊性能的電學(xué)，光學(xué)功能的涂層，裝飾裝修涂層，已廣泛用于機(jī)械、航天、建筑、五金裝飾、電子產(chǎn)品、汽車配件等行業(yè)物理氣相沉積(PhysicalVaporDepos

3、ition，PVD)是指把固態(tài)(液態(tài))鍍料通過高溫蒸發(fā)、濺射、電子束、等離子體、離子束、激光束、電弧等能量形式產(chǎn)生氣相原子、分子、離子(氣態(tài)，等離子態(tài))進(jìn)行輸運(yùn)，在固態(tài)表面上沉積凝聚(包括與其他反應(yīng)氣相物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成反應(yīng)產(chǎn)物)，生成固相薄膜的過程。二．物理氣相沉積（PVD）★特點(diǎn)①涂層形成是不受物理變化定律控制的凝固過程，是一種非平衡過程。②工藝過程對基體材料的影響很小，因此可以在各種基體材料上涂覆涂層。③沉積層厚度范圍較寬，從nm~mm級都可實(shí)現(xiàn)④無環(huán)境污染；★缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜，一次投資較大。（1）真空蒸鍍真空蒸鍍基本原理是在真空條件下，使金屬、金屬合金或化合物蒸發(fā)，然后沉積在基

4、體表面上，蒸發(fā)的方法常用電阻加熱，高頻感應(yīng)加熱，電子束、激光束、離子束高能轟擊鍍料，使蒸發(fā)成氣相，然后沉積在基體表面。真空蒸鍍的設(shè)備相對簡單,工藝操作容易,可鍍材料廣,鍍膜純潔,廣泛用于光學(xué)、電子器件和塑料制品的表面處理。缺點(diǎn)是膜一基結(jié)合力弱，鍍膜不耐磨,并有方向性。（2）濺射鍍原理是充氬(Ar)氣的真空條件下，使氬氣進(jìn)行輝光放電，(Ar)(Ar+)，Ar+在電場力的作用下，加速轟擊以鍍料制作的陰極靶材，靶材會被濺射出來而沉積到工件表面。濺射鍍膜純度高、均勻，而且基板溫度低。因此適用性廣,可沉積純金屬、合金或化合物。濺射鍍膜的缺點(diǎn)濺射設(shè)備復(fù)雜，需要高壓裝置濺射淀積的成膜速度低，真空蒸發(fā)

5、鍍膜淀積速率為0.1~5μm/min，濺射速率為0.01~0.5μm/min。基片溫升較高，易受雜質(zhì)氣體影響。入射Ar離子濺射出的原子濺射的用途濺射薄膜按其不同的功能和應(yīng)用可大致分為機(jī)械功能膜和物理功能膜兩大類。前者包括耐摩、減摩、耐熱、抗蝕等表面強(qiáng)化薄膜材料、固體潤滑薄膜材料；后者包括電、磁、聲、光等功能薄膜材料等。（3）離子鍍在真空條件下，利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)離子化，在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時，把蒸發(fā)物或其反應(yīng)物蒸鍍在基片上。★特點(diǎn)：1、把氣體輝光放電、等離子體技術(shù)與真空蒸發(fā)鍍膜結(jié)合在一起。2、提高了膜層性能3、擴(kuò)充了鍍膜技術(shù)的應(yīng)用范圍，兼有真空蒸發(fā)和濺射的

6、優(yōu)點(diǎn)外，附著力好、繞射性好、材料廣泛?！镞^程1、預(yù)抽真空10-3Pa（高本底真空度）2、充Ar氣10-1～10-3Pa（低壓惰性氣體高壓放電）3、濺射清洗4、離子鍍膜（鍍膜材料蒸發(fā)、離化、加速、沉積）沉積與濺射同時存在成膜的條件：濺射速度＜沉積速度（4）物理氣相沉積的三種基本方法比較分類真空蒸鍍?yōu)R射鍍膜離子鍍沉積粒子能量中性原子0.1eV~1eV1eV~10eV0.1eV~1eV(此外還有高能中性原子)入射離子數(shù)百～數(shù)千電子伏特沉積速率μm/min0.1~50.01~0.5(磁控濺射可接近真空蒸鍍)1～50膜層特點(diǎn)密度低溫時密度較小但表面平滑密度大密度大氣孔低溫時多氣孔少，但混入濺射氣

7、體較多無氣孔，但膜層缺陷較多。（4）物理氣相沉積的三種基本方法比較分類真空蒸鍍?yōu)R射鍍膜離子鍍膜層特點(diǎn)附著力不太好較好很好內(nèi)應(yīng)力拉應(yīng)力壓應(yīng)力應(yīng)工藝條件而定繞射性差較好較好被沉積物質(zhì)的氣化方式電阻加熱、電子束加熱、感應(yīng)加熱等。陰極濺射蒸發(fā)式、濺射式、化學(xué)式。鍍膜原理及特點(diǎn)工件不帶電，真空條件下金屬加熱蒸發(fā)沉積到工件表面工件為陽極，靶材為陰極，利用氬離子濺射，靶材原子擊出而沉積。工件帶負(fù)偏壓，工件表面受離子轟擊同時，被沉積蒸發(fā)物或其反應(yīng)物。感謝欣賞