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真空镀膜实验ppt.ppt

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真空镀膜,一、引言 二、真空技术入门 三、薄膜材料的制备 四、真空蒸发镀膜实验 五、薄膜厚度的计算 六、薄膜厚度的测量,真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术,是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的薄膜,从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一,并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。 。,一、引言,二、 真空技术入门,真空:低于一个大气压的气体状态。1643年,意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli) 首创著名的大气压实验,获得真空。 自然真空:气压随海拔高度增加而减小,存在于宇 宙空间。 人为真空:用真空泵抽掉容器中的气体。,真空度的单位,1标准大气压=760mmHg=760(Torr) 1标准大气压=1.013x105 Pa 1Torr=133.3Pa,真空区域的划分,目前尚无统一规定,一般最常见的划分为:粗真空 低真空高真空超高真空极高真空,真空的获得,低真空(10-1Pa)——机械泵较高真空(10-3~10-4Pa)——扩散泵更高真空——涡轮分子泵,真空度的测量,实用的真空计主要有:U形真空计——10-5 ~1 Pa热传导真空计 —— 100~10-1 Pa高真空电离真空计 —— 10-1~10-5 PaB-A超高真空电离计 ——10-1~ 10-9 Pa (贝耶得和阿尔伯特研制)分压强真空计——10-1~ 10-14 Pa,真空技术是基本实验技术之一,真空技术在近代尖端科学技术,如表面科学、薄膜技术、空间科学、高能粒子加速器、微电子学、材料科学等工作中都占有关键的地位,在工业生产中也有日益广泛的应用。,三、薄膜材料的制备,薄膜制备方法有很多种,如液相制备方法、电化学制备方法等,直接制备薄膜以气相沉积为主.包括: ◆ 化学气相沉积( CVD) 借助空间气相化学反应在衬底表面上沉积固态薄膜。 ◆ 物理气相沉积( PVD)用物理方法(如电弧、高频或等离子等高温热源)将源物质转移到气相中,在衬底表面上沉积固态薄膜。包括真空蒸发、真空溅射等。,真空蒸发镀膜: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。它的优点是沉积速度较高,蒸发源结构简单,易制作,造价低廉,但不能蒸发难熔金属和介质材料。最大的缺点就是材料的利用率极低(试料在篮状蒸发源中以 立体角、在舟状蒸发源中以 立体角四散开来) 真空溅射镀膜: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,落在衬底上形成薄膜。溅射镀膜材料的利用率大大高于蒸发镀膜。,薄膜技术的应用,薄膜技术在现代科学技术和工业生产中有着广泛的应用:例如:光学系统中使用的各种反射膜、增透膜、滤光片、分束镜、偏振镜等;电子器件中用的薄膜电阻,特别是平面型晶体管和超大规模集成电路也有赖于薄膜技术来制造;硬质保护膜可使各种经常受磨损的器件表面硬化,大大增强表面的耐磨程度;在塑料、陶瓷、石膏和玻璃等非金属材料表面镀以金属膜具有良好的美化装饰效果,有些合金膜还起着保护层的作用;磁性薄膜具有记忆功能,在电子计算机中作存储记录介质而占有重要地位。,四、真空蒸发镀膜实验,实验的准备工作用DM-300型镀膜机镀膜干涉显微镜测量膜厚称重法测膜厚,实验的准备工作:,真空镀膜相关知识介绍(真空的获得和测量、薄膜材料介绍、真空镀膜实验等)制备镀膜用的铝块、钨篮、钼舟用酒精或丙酮清洗基片(载波片),在基片上做个台阶。我们是利用掩膜办法来实现,即将基片的一部分表面挡住,使这部分基片蒸发不上薄膜。 用NaOH溶液清洗掉铝块、钨篮、钼舟表面的氧化物等杂质蒸发室的清洗与安装称量载波片的质量,真空系统(DM—300镀膜机),,蒸发系统,,蒸发源,蒸发源的形状如下图,大致有螺旋式(a)、篮式(b)、发叉式(c)和浅舟式(d)等。,蒸发源材料和镀膜材料的选择搭配原则,(1) 蒸发源有良好的热稳定性,化学性质不活泼,达到蒸发温度时加热器本身的蒸汽压要足够低。(2) 蒸发源的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度。加热器要有足够大的热容量。(3) 蒸发物质和蒸发源材料的互熔性必须很差,不易形成合金。(4) 要求线圈状蒸发源所用材料能与蒸发材料有良好的浸润,有较大的表面张力。(5) 对于不易制成丝状、或蒸发材料与丝状蒸发源的表面张力较小时,可采用舟状蒸发源。,五、薄膜厚度的计算:,在真空中气体分子的平均自由程为:L = 0.65 / p (cm),其中p的单位是Pa。 当p = 1.3×10-3Pa时,L≈500 cm。L
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