物理气相沉积的基本过程

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1、物理气相沉积的基本过程（1）气相物质的产生一类方法是使镀料加热蒸发，称为蒸发镀膜；另一类是用具有一定能量的离子轰击靶材（镀料），从靶材上击出镀料原子，称为溅射镀膜。（2）气相物质的输送气相物质的输送要求在真空中进行，这主要是为了避免气体碰撞妨碍气相镀料到达基片。（3）气相物质的沉积气相物质在基片上沉积是一个凝聚过程。根据凝聚条件的不同，可以形成非晶态膜、多晶膜或单晶膜。原理蒸发原理在高真空中用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法称蒸发镀膜（简称蒸镀）。蒸发镀膜过程是由镀材物质蒸发、蒸发材料粒子的迁移和蒸发材料粒子在基板表面沉积三

2、个过程组成溅射镀膜在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。在溅射镀膜中，被轰击的材料称为靶。由于离子易于在电磁场中加速或偏转，所以荷能粒子一般为离子，这种溅射称为离子溅射。用离子束轰击靶而发生的溅射，则称为离子束溅射离子镀的原理离子镀是在真空条件下，借助于一种惰性气体的辉光放电使气体或被蒸发物质部分离化，气体或被蒸发物质离子经电场加速后对带负电荷的基体轰击的同时把蒸发物或其反应物沉积在基体上。离子镀的技术基础是真空蒸镀，其过程包括镀膜材料的受热，蒸发，离子化和电场加速沉积的过程。蒸发镀膜

3、是物理气相沉积的一种，与溅射镀膜和离子镀膜相比有如下优缺点：设备简单可靠、工艺容易掌握、可进行大规模生产，镀膜的形成机理比较简单，多数物质均可采用真空蒸发镀膜；但镀层与基片的结合力差，高熔点物质和低蒸气压物质的镀膜很难制作，如铂、铝等金属，蒸发物质所用坩埚材料也会蒸发，混入镀膜之中成为杂质。溅射镀膜的特点与真空蒸镀法相比，有如下特点：①结合力高；②容易得到高熔点物质的膜；③可以在较大面积上得到均一的薄膜；④容易控制膜的组成；⑤可以长时间地连续运转；⑥有良好的再现性；⑦几乎可制造一切物质的薄膜。离子镀的特点（1）离子镀可在较低温度下进行。化学气相沉积

4、一般均需在900℃以上进行，所以处理后要考虑晶粒细化和变形问题，而离子镀可在900℃下进行，可作为成品件的最终处理工序。（2）膜层的附着力强。如在不锈钢上镀制20～50μｍ厚的银膜，可达到300N/mm2粘附强度。主要原因：离子轰击时基片产生溅射，使表面杂质层清除、吸附层解吸，使基片表面清洁，提高了膜层附着力；溅射使膜离子向基片注入和扩散，膜晶格中结合不牢的原子将被再溅射，只有结合牢固的粒子形成膜；轰击离子的动能转变为热能，对蒸镀表面产生了自动加热效应，提高表层组织的结晶性能，促进了化学反应，而离子轰击产生的晶体缺陷与自加热效应的共同作用，增强了扩

5、散作用；飞散在空间的基片原子有一部分再返回基片表面与蒸发材料原子混合和离子注入基片表面，促进了混合界面层的形成。3)绕镀能力强。首先，蒸发物质由于在等离子区被电离为正离子，这些正离子随电场的电力线运动而终止在带负电的基片的所有表面，因而在基片的正面、反面甚至基片的内孔、凹槽、狭缝等都能沉积上薄膜。其次是由于气体的散射效应，特别是在工件压强较高时，沉积材料的蒸气离子和蒸气分子在它到达基片的路径上将与残余气体发生多次碰撞，使沉积材料散射到基片周围，因而基片所有表面均能被镀覆。（4）沉积速度快，镀层质量好。离子镀获得的膜层，组织致密，气孔、气泡少。而且镀

6、前对工件清洗，处理较简单，成膜速度快，可达1～50μm/min，而溅射只有0.01～1μm/min。离子镀可镀制厚达30μm的膜层，是制备厚膜的重要手段。5）工件材料和镀膜材料选择性广。工件材料除金属以外，陶瓷、玻璃、塑料均可以，镀膜材料可以是金属和合金，也可以是碳化物、氧化物和玻璃等，并可进行多元素多层镀覆薄膜技术：1.薄膜材料与制备技术2.薄膜沉积过程监测控制技术3.薄膜检测技术与薄膜应用技术物理气相沉积是利用热蒸发、辉光放电或弧光放电等物理过程，在基材表面沉积所需涂层的技术。包括:蒸发镀膜，离子镀膜，溅射镀膜蒸镀在真空条件下，用加热蒸发的方法

7、使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法称为蒸发镀膜，蒸镀方法主要有下列几种：1.电阻加热法2.电子束加热3.高频感应加热溅射镀膜在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。溅射镀膜方法（1）直流二极溅射2）三极溅射3）磁控溅射（4）反应溅射离子镀的类型1．空心阴极离子镀（HCD）2．活性反应离子镀8.2化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是利用气态物质在固体表面发生化学反应，生成固态沉积物的过程。化学气相沉积的过程可以在常压下进行，也可以在低压下进行。CVD技术是当前获得固态薄膜的方法之一

8、。与物理气相沉积不同的是：化学气相沉积沉积粒子来源于化合物的气相分解反应。是在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用