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实验35 真空镀膜 Qy_! +q
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真空镀膜技术,在现代工业和科技中有广泛的应用,例如光学仪器上的各种反射膜、增透膜和滤光片、电子器件中的薄膜电阻、大规模集成电路、硬质保护膜、磁性薄膜等。通过本实验可掌握真空镀膜的实验原理和方法。 <Gkmk?x`A
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[实验目的] T5b*Ia
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1、熟悉真空的获得与测量方法。 7r,h[9~e
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2、掌握高真空蒸发镀膜的基本工艺技术。 )CM3vL {
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[实验原理] (Ceq@eAlT
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真空镀膜中常用的方法有真空蒸发和离子溅射。真空蒸发镀膜是在真空度不低于10-2Pa的环境中,用电阻加热或电子束和激光轰击等方法把要蒸发的材料加热到一定温度,使材料中分子或原子的热振动能量超过表面的束缚能,从而使大量分子或原子蒸发或升华,并直接沉淀在基片上形成薄膜。离子溅射镀膜是利用气体放电产生的正离子在电场的作用下的高速运动轰击作为阴极的靶,使靶材中的原子或分子逸出来而沉淀到被镀工件的表面,形成所需要的薄膜。 rI.CCPY~s
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真空蒸发镀膜最常用的是电阻加热法,其优点是加热源的结构简单,造价低廉,操作方便;缺点是不适用于难熔金属和耐高温的介质材料。电子束加热和激光加热则能克服电阻加热的缺点。电子束加热上利用聚焦电子束直接对被轰击材料加热,电子束的动能变成热能,使材料蒸发。激光加热是利用大功率的激光作为加热源,但由于大功率激光器的造价很高,目前只能在少数研究性实验室中使用。 CZ4Nw]dtR
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溅射技术与真空蒸发技术有所不同。“溅射”是指荷能粒子轰击固体表面(靶),使固体原子或分子从表面射出的现象。射出的粒子大多呈原子状态,常称为溅射原子。用于轰击靶的溅射粒子可以是电子,离子或中性粒子,因为离子在电场下易于加速获得所需要动能,因此大都采用离子作为轰击粒子。溅射过程建立在辉光放电的基础上,即溅射离子都来源于气体放电。不同的溅射技术所采用的辉光放电方式有所不同。直流二极溅射利用的是直流辉光放电;三极溅射是利用热阴极支持的辉光放电;射频溅射是利用射频辉光放电;磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电。 gyf9D]W
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溅射镀膜与真空蒸发镀膜相比,有许多优点。如任何物质均可以溅射,尤其是高熔点,低蒸气压的元素和化合物;溅射膜与基板之间的附着性好;薄膜密度高;膜厚可控制和重复性好等。缺点是设备比较复杂,需要高压装置。 asd3J
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此外,将蒸发法与溅射法相结合,即为离子镀。这种方法的优点是得到的膜与基板间有极强的附着力,有较高的沉积速率,膜的密度高。 KKJ)BG?qZ
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[实验装置] |E5\_Z
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高真空镀膜机一般由以下几部分组成:高真空镀膜工作室;真空系统;电气控制与安全保护系统。 rIJv(&l
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采用电阻加热,可加热蒸发各种非难熔的金属与非金属材料。电极用橡胶圈与真空室底版密封,为了防止在加热时电极过热致使密封破坏,对电极通水冷却。电阻加热元件采用高熔点的金属钼片制成舟状,蒸发材料置于舟内, 本实验中用于蒸发金属银,如下图所示: Wd<|DmSy
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钼舟 c|KN@)A
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银片 s !XJ
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高真空机组如下图所示: #[$zbZ(I>:
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放气阀 +u\kTn
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机械泵 aTU[H~dTU
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储气瓶 {;-wXzv`
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电离规 }eq*dr1`
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热偶规 K);)$8K
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蝶阀 V N<omi+4
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挡油板 %`)lCK)2
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电磁阀 u}QcyG^
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电磁阀 u/ZV35z
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电磁阀 zz**HwRt
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