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    真空镀膜的原理是什么

    2022-08-19 14:27:28

    蒸发镀膜

    一种物质通过加热蒸发沉积在固体表面,称为蒸发涂层。这种方法最初是由蒸发涂层制成的。M.现代已成为法拉第1857年提出的常用涂层技术之一。蒸发涂层设备结构

    金属、化合物和其他蒸发材料被放置在坩埚中或悬挂在热丝上作为蒸发源,镀金、陶瓷、塑料和其他基底被放置在坩埚前。当系统被提取到高真空时,加热坩埚蒸发材料。蒸发材料的原子或分子通过冷凝沉积在基底表面。薄膜的厚度可以是几百个埃及到几微米。薄膜厚度取决于蒸发源的蒸发速率和时间(或负载),以及与源和基底之间的距离。对于大面积涂层,通常使用旋转基底或多个蒸发源来确保薄膜厚度的均匀性。蒸发源与基底之间的距离应小于残余气体中蒸发分子的平均自由度,以避免蒸发分子与残余气体碰撞引起的化学作用。蒸汽分子的平均动能约为0.1~0.2电子伏。

    有三种类型的蒸发源。①电阻加热源:用钨、钽等不可熔金属制成船箔或丝状,通过电流加热或蒸发物质放置在坩埚上方

    电阻加热源主要用于蒸发Cd,Pb,Ag,Al,Cu,Cr,Au,Ni等材料;②高频感应热源:采用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质;③电子束加热源:适用于高蒸发温度(不低于2000[618-1])的材料,即用电子束进行材料蒸发。

    真空电镀

    蒸发涂层与其它真空涂层方法相比,具有较高的沉积率,可涂上单质和不易热分解的化合物膜。

    分子束外延法可用于沉积高纯单晶膜层。生长混合物。GaAlAs单晶分子束外延装置

    ]。喷射炉配有分子束源。当它在超高真空下被加热到一定温度时,炉子中的元素以束状分子的形式流向基底。基底被加热到一定温度,沉积在基底上的分子可以移动。根据基底晶格的顺序生长结晶。分子束延伸法可以获得高纯化合物单晶膜的化学测量比,膜的最慢生长速度可以控制在1单层/秒。通过控制挡板,可以准确制造所需成分和结构的单晶膜。分子束延伸法广泛应用于制造各种光集成器件和超晶格结构膜。

    当用高能粒子轰击固体表面时,固体表面的粒子可以获得能量,逃离表面,沉积在基板上。1870年,由于沉积率的提高,溅射技术开始应用于涂层技术,1930年后逐渐应用于工业。


    想要沉积的材料通常被制成板材──固定在阴极上的目标。基片位于阳极正对靶面,距靶面几厘米。系统将10~在高真空中提取帕气体(通常是氩气)后,阴极与阳极之间增加数千伏电压,两极之间产生辉光放电。在电场的作用下,放电产生的正离子飞向阴极,与靶面原子相撞。从靶面逃逸的靶原子称为溅射原子,其能量在1到几十个电子伏范围内。溅射原子沉积在基面上沉积成膜。与蒸发涂层不同,溅射涂层不受膜熔点的限制,可以溅射W,Ta,C,Mo,WC,TiC等待难熔物质。反应溅射法可用于溅射化合物膜,即反应气体(O,N,HS,CH等)加入Ar反应气体及其离子在气体中与靶原子或溅射原子发生反应,产生化合物(如氧化物、氮化物等)。)并沉积在基板上。绝缘膜沉积采用高频溅射法。底座安装在接地电极上,绝缘目标安装在对面电极上。高频电源的一端接地,一端通过配网络和隔离直流电容器接收带绝缘目标的电极。高频电源接通后,高频电压极性不断变化。等离子体中的电子和正离子分别击中电压正半周和负半周的绝缘目标。由于电子迁移率高于正离子,绝缘目标表面带负电,当达到动态平衡时,目标处于负偏置电位,使正离子继续溅射目标。与非磁控溅射相比,磁控溅射可使沉积率提高近一个数量级。

    电子碰撞电离后,蒸发物质的分子,离子沉积在固体表面,称为离子镀层。这种技术是离子镀层。D.麦托克斯于1963年提出。离子电镀是真空蒸发和阴极溅射技术的结合。基底为阴极,外壳为阳极,充满惰性气体(如氩),产生辉光放电。当蒸发源蒸发的分子通过等离子体区域时,电离。由于基底的负电压,正离子被加速到基底的表面。未电离的中性原子(约占蒸发材料的95%)也沉积在基底或真空室壁表面。电场对离化蒸汽分子的加速作用(离子能量约为数百个~成千上万的电子伏特)和基底的氩离子溅射清洗,大大提高了膜层的附着强度。离子电镀工艺结合了蒸发(高沉积率)和溅射(良好的膜附着力)工艺,具有良好的绕组辐射,可用于复杂形状的工件涂层。


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