真空蒸发镀膜蒸镀幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,8.2,物理汽相沉积（,PVD,）,物理气相沉积,Physical Vapor Deposition,缩写为：,PVD,；,通常用于沉积薄膜和涂层,沉积,膜层厚度：,10,-1,nm,mm,；,一类,应用极为广泛,的成膜技术，从装饰涂层到各种功能薄膜，涉及化工、核工程、微电子以及它们的相关工业工程。,包括,蒸发沉积,（,蒸镀,）,、,溅射沉积,（,溅射,）,和,离子镀,等。,1,一、真空蒸发镀膜（蒸镀）,蒸镀,利用真空泵,将淀积室抽成“真空”,，然后用高熔点材料制成的,蒸发源,将淀积,材料加热,、,蒸发,、,淀积,于基片上。,图,8.2.1,蒸镀装置示意图,1.,衬底加热器；,2.,衬底；,3.,原料；,4.,料舟,特点：,（,1,）,操作方便,，沉积,参数易于控制,；,（,2,）,制,膜纯度高,，可用于,薄膜性质研究,；,（,3,）,可,在电镜监测下进行镀膜,，可对薄膜生长过程和生长,机理进行研究,。,（,4,）,膜,沉积速率快,，还可,多块同时蒸镀,；,（,5,）,沉积温度较高,，膜与基片的,结合强度不高,。,2,1.,物理基础,（,1,）物理阶段：,(,淀积材料的,),升华,：,SV,；,输运,：,蒸发源基片上；,沉积,：,VS,；,重新排列,：,淀积粒子在基片上重新排列或键合,蒸发淀积,不平衡过程,；,恒定条件,高质量膜,。,3,（,2,）封闭体系内的,PT,关系：,积分：,（,1,）,（,2,）,4,图,8.2.2,几种材料的蒸气压,温度曲线,5,（,3,）蒸发速率和凝结速率,蒸发速率,Ne,：,热平衡条件下，,单位时间内，从蒸发源每单位面积上射出的平均原子数,。,（,1/cm,2,s,）,成立条件：,S,几个,cm,2,，且,P,表面吸附,气体的物理吸附能,(0.1,0.5eV),，,化学吸附能,(l,10eV),，因而还能,起清洗作用,；,这样的离子能量还可以,避免膜层因严重溅射而变得表面粗糙,和,降低镀膜速率,；,应用：,广泛用于镀制,TiN,超硬膜,；,镀制,TiN,仿金装饰膜,镀,TiN,膜的高速钢刀具可提高寿命,3,倍以上，甚至有高达数十倍。,37,4.,多弧离子镀,阴极,镀料靶材,；,电弧引燃,：,引弧阳极与阴极的触发,；,弧斑直径,：,0.01,100m,；,弧斑移动速率,：,100m,s,；,温度,：,8000,40000K,，靶材气化,；,尽管弧斑的温度很高，但整个,靶材,由于加以水冷，温度只有,50,20,。可以认为是,冷阴极,。,优点：,生产效率高，冷阴极，可保证膜与靶材成分一致；,不必通,Ar,气；,缺点：,膜层粗糙，结构疏松，孔穴多，耐蚀性差。,图,8.2.17,多孤离子镀装置示意图,38,5.,双离子束镀,采用两个宽束离子源：,一个进行,溅射镀膜,，,另一个,直接轰击基片,。,这种镀膜技术,实质上,是,以离子束镀膜为基础而实现的离子镀,。,图,8.2.18,双离子束镀膜装置,39,6.,离子注入成膜法,将大量离子注入基片，与基片元素发生化学反应，形成化合物薄膜。,例如：对硅片注入大量的氧离子或氮离子后，就能在硅片表面形成,SiO,2,薄膜或,Si,3,N,4,薄膜；,可以在低温下进行，所成的膜质量很好,；,可以,精确控制,入射离子的,能量,大小，,束流强度,和,时间,等，故这种成膜技术将成为,研究薄膜改性,的,良好工艺手段,。,与离子束沉积成膜相比，离子注入成膜法,使用的离子束能量,要大得多，约为,20,400KeV,，,束流强度,通常在,几十至几千,A,；,束流强度越大，注入效率越高，成膜也就越快。,40,谢 谢！,41,