真空镀膜技术说课讲解.ppt

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1、真空镀膜技术一、简介光学薄膜可以采用物理气相沉积（PVD）技术和化学液相沉积（CLD）两种工艺来获得。PVD是英文PhysicalVaporDeposition的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。真空的定义：真空是压力低于一个大气压的任何气态空间。一般采用真空度来表示真空的高低。真空度的单位：真空度以压强为单位来度量，压强高表示真空度低。压强低标识真空度高。真空度的国际单位是帕

2、斯卡简称帕（Pa）。毫米汞柱（mmHg）：1mmHg＝133.3Pa托（Torr）：1Torr＝1/760atm=133.3Pa巴（Bar）：1Bar＝105Pa气体分子之间相邻两次碰撞的距离，其统计平均值为平均自由程。l=1/(√2πς2n)=kT/(√2πς2P）PVD所需真空度的基本确定原则是“气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件之间的距离”。d=25cm,P<=2.7×E-3Pad=50cm,P<=1.3×E-3Pad=90cm,P<=7.4×E-4Pa可见对于大的真空室，真空度的要求更高。平均自

3、由程真空区域的划分目前尚无统一规定，常见的划分为：粗真空低真空高真空超高真空极高真空真空获得—真空泵1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。原理：当泵工作后，形成压差，p1>p2，实现了抽气。真空泵的分类气体传输泵:是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气目的的真空泵，例如旋片机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。气体捕集泵:是一种使气体分子短期或永久吸附、凝结在泵内表面的真空泵，例如分子筛吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。真空泵的主要参数抽气速率:定义为在泵的进气口任意给定压

4、强下，单位时间内流入泵内的气体体积或表示为：其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。极限压强(极限真空)最高工作压强工作压强范围（）泵能正常工作的压强范围几种常用真空泵的工作压强范围旋片机械泵吸附泵扩散泵涡轮分子泵溅射离子泵低温泵几种常用真空泵的工作原理1.旋片机械泵工作过程是：吸气—压缩—排气。定子浸在油中起润滑，密封和堵塞缝隙的作用。主要参量是：抽速和极限压强。由于极限压强较高，常用做前级泵(预抽泵)。旋片式机械泵2.油扩散泵油蒸发—喷射—凝结，重复循环由于射流具有工作过程高流速(

5、约200米/秒)、高密度、高分子量(300—500)，故能有效地带走气体分子。扩散泵不能单独使用，一般采用机械泵为前级泵，以满足出口压强(最大40Pa)，如果出口压强高于规定值，抽气作用就会停止。水冷套；2.喷油嘴；3.导流管；4.泵壳；5.加热器真空的测量—真空计1.热电偶真空计热电偶真空计是通过热电偶中热丝的温度与压强的关系确定真空度。由于在低压下，气体的热传导系数与压强成正比，所以在通过热丝的电流一定的条件下，热丝的温度随着规管内真空度的提高而升高，温差电偶电动势也就随之而增大。因此，通过测量温差电偶电动势，就

6、可确定出被测系统的真空度。温差电偶真空计的测量范围为0.1-100Pa。2.热阴极电离真空计具有足够能量的电子在运动中与气体分子碰撞，可能引起分子的电离，产生正离子及电子。而电子在一定的“飞行”路程中与分子的碰撞次数，又正比于分子的密度，一定温度下也正比于气体压强，故产生的正离子数也正比于压强。由此可见，电离现象是与压强有关的现象，可作为一种真空测定原理的依据。电子与气体分子碰撞引起分子电离，形成电子和正离，电子最终被加速极收集，正离子被收集极接收形成离子流：I+=kIep=cp其中，k称为电离计的灵敏度，是单位电子

7、电流、单位压强下的离子流。测量范围：1.33E-1～1.33E-5Pa电离计线路图电离规管三、真空镀膜真空溅射：当高能粒子(电场加速的正离子)打在固体表面时，与表面的原子、分子交换能量，从而使这些原子、分子飞溅出来。真空蒸发：在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其淀积在适当的表面上。离子镀：真空热蒸发和溅射两种技术结合而发展起来的一种新工艺。真空系统轰击电极工作架烘烤电极活动挡板蒸发电极蒸发系统工作原理：真空蒸发镀膜法就是在1.3E-2~1.3E-3Pa的真空中加热镀膜材料，使它在极短时间内蒸发，蒸发了的镀膜材料分子

8、沉积在基材表面上，由于基材表面温度较低，便凝结其上而形成薄膜。电阻蒸发系统采用单相调功器对电阻蒸发源的功率进行调节控制，蒸发源在两组以上时，通过选择开关选择。工作原理：电子束蒸发是利用在一定真空条件下，加高压产生电子束，通过特定磁场的作用，按照一定的路线，轰击蒸发物质，产生蒸发。在电子束蒸发装置中，被蒸发的物质放置于水冷的干坩埚中，电子束只轰击