真空在薄膜制备中的作用

真空在薄膜制备中的作用主要有以下两点：

1.减少蒸气分子与残余气体分子的碰撞

nd＝noe-d/l

f=1-e-d/l d 为蒸发分子行进的距离

如果平均自由程＝蒸发源到基片的距离即d=l时，f=63%；

平均自由程增加10倍,f=9％。

只有平均自由程远远大于蒸发源到基板之间的距离时，才能有效的减少分子碰撞。

如果平均自由程足够大，l>>d, 那f≈d/l ≈ 1.5dp

为了保证膜层的质量，一般情况下f<=10-1

d=25cm,p<=2.7×10-3pa

d=50cm,p<=1.3×10-3pa

d=90cm,p<=7.4×10-4pa

可见对于大的真空室，真空度的要求更高。

2.抑制残余气体和蒸发分子之间的反应

n=pna/(2πmgrt)1/2

mg为残余气体的分子量

蒸发分子达到基板的速率

f=ρdna/mt ρ、d、m为膜层的密度、厚度和膜层分子量，t为蒸发时间

n/f<=10-1, 则p<=10-1ρd (2πmgrt)1/2/mt

对常用材料和合适蒸发速率，p~10-4~10-5pa

可见为了有效抑制反应，要求更高的真空度。