好一点小编带来了什么叫真空镀膜,希望能对大家有所帮助,一起来看看吧!
蒸发镀膜:通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面,称为蒸发镀膜。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出,现代已成为常用镀膜技术之一。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源,待镀工件,如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待系统抽至高真空后,加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间(或决定于装料量),并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜,常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程,以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。蒸气分子平均动能约为0.1~0.2电子伏。
蒸发源有三种类型。①电阻加热源:用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质。电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。②高频感应加热源:用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。③电子束加热源:适用于蒸发温度较高(不低于2000[618-1])的材料,即用电子束轰击材料使其蒸发。
蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比,具有较高的沉积速率,可镀制单质和不易热分解的化合物膜。
为沉积高纯单晶膜层,可采用分子束外延方法。生长掺杂的GaAlAs单晶层的分子束外延装置。喷射炉中装有分子束源,在超高真空下当它被加热到一定温度时,炉中元素以束状分子流射向基片。基片被加热到一定温度,沉积在基片上的分子可以徙动,按基片晶格次序生长结晶用分子束外延法可获得所需化学计量比的高纯化合物单晶膜,薄膜最慢生长速度可控制在1单层/秒。通过控制挡板,可精确地做出所需成分和结构的单晶薄膜。分子束外延法广泛用于*各种光集成器件和各种超晶格结构薄膜。
溅射镀膜:用高能粒子轰击固体表面时能使固体表面的粒子获得能量并逸出表面,沉积在基片上。溅射现象于1870年开始用于镀膜技术,1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。通常将欲沉积的材料制成板材——靶,固定在阴极上。基片置于正对靶面的阳极上,距靶几厘米。系统抽至高真空后充入 10-1帕的气体(通常为氩气),在阴极和阳极间加几千伏电压,两极间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极,与靶表面原子碰撞,受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在1至几十电子伏范围。溅射原子在基片表面沉积成膜。与蒸发镀膜不同,溅射镀膜不受膜材熔点的限制,可溅射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等难熔物质。溅射化合物膜可用反应溅射法,即将反应气体 (O、N、HS、CH等)加入Ar气中,反应气体及其离子与靶原子或溅射原子发生反应生成化合物(如氧化物、氮化物等)而沉积在基片上。沉积绝缘膜可采用高频溅射法。基片装在接地的电极上,绝缘靶装在对面的电极上。高频电源一端接地,一端通过匹配网络和隔直流电容接到装有绝缘靶的电极上。接通高频电源后,高频电压不断改变极性。等离子体中的电子和正离子在电压的正半周和负半周分别打到绝缘靶上。由于电子迁移率高于正离子,绝缘靶表面带负电,在达到动态平衡时,靶处于负的偏置电位,从而使正离子对靶的溅射持续进行。采用磁控溅射可使沉积速率比非磁控溅射提高近一个数量级。
离子镀:蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面,称为离子镀。这种技术是D.麦托克斯于1963年提出的。离子镀是真空蒸发与阴极溅射技术的结合。一种离子镀系统如图4[离子镀系统示意图],将基片台作为阴极,外壳作阳极,充入惰性气体(如氩)以产生辉光放电。从蒸发源蒸发的分子通过等离子区时发生电离。正离子被基片台负电压加速打到基片表面。未电离的中性原子(约占蒸发料的95%)也沉积在基片或真空室壁表面。电场对离化的蒸气分子的加速作用(离子能量约几百~几千电子伏)和氩离子对基片的溅射清洗作用,使膜层附着强度大大提高。离子镀工艺综合了蒸发(高沉积速率)与溅射(良好的膜层附着力)工艺的特点,并有很好的绕射性,可为形状复杂的工件镀膜。
二、薄膜厚度的测量
随着科技的进步和精密仪器的应用,薄膜厚度测量方法有很多,按照测量的方式分可以分为两类:直接测量和间接测量。直接测量指应用测量仪器,通过接触(或光接触)直接感应出薄膜的厚度。
常见的直接法测量有:螺旋测微法、精密轮廓扫描法(台阶法)、扫描电子显微法(SEM);
间接测量指根据一定对应的物理关系,将相关的物理量经过计算转化为薄膜的厚度,从而达到测量薄膜厚度的目的。
常见的间接法测量有:称量法、电容法、电阻法、等厚干涉法、变角干涉法、椭圆偏振法。按照测量的原理可分为三类:称量法、电学法、光学法。
常见的称量法有:天平法、石英法、原子数测定法;
常见的电学法有:电阻法、电容法、涡流法;
常见的光学方法有:等厚干涉法、变角干涉法、光吸收法、椭圆偏振法。
下面简单介绍三种:
1. 干涉显微镜法
干涉条纹间距Δ0,条纹移动Δ,台阶高为t=(Δ/Δ0 )*0.5λ,测出Δ0 和Δ,即可,其中λ为单色光波长,如用白光,λ取 530nm。
2. 称重法
如果薄膜面积A,密度ρ和质量m可以被精确测定的话,膜厚t就可以计算出来:
d=m/Aρ。
3 石英晶体振荡器法
广泛应用于薄膜淀积过程中厚度的实时测量,主要应用于淀积速度,厚度的监测,还可以反过来(与电子技术结合)控制物质蒸发或溅射的速率,从而实现对于淀积过程的自动控制。
对于薄膜*商而言,产品的厚度均匀性是最重要的指标之一,想要有效地控制材料厚度,厚度测试设备是必不可少的,但是具体要选择哪一类测厚设备还需根据软包材的种类、厂商对厚度均匀性的要求、以及设备的测试范围等因素而定。
三、真空镀膜机保养知识:
1. 关闭泵加热系统,然后分离蒸镀室(主要清洁灰尘,于蒸镀残渣)
2. 关闭电源或程序打入维护状态
3. 清洁卷绕系统(几个滚轴,方阻探头,光密度测量器)
4. 清洁中罩室(面板四周)
5. 泵系统冷却后打开清洁(注意千万不能掉入杂物,检查泵油使用时间与量计做出更换或添加处理)
6. 检查重冷与电气柜设备
这次实习给了我们了解了镀膜技术的原理、技术,使我们了解了工厂的生产,感觉很新颖,收获很多。
蒸发镀膜:通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面,称为蒸发镀膜。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出,现代已成为常用镀膜技术之一。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源,待镀工件,如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待系统抽至高真空后,加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间(或决定于装料量),并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜,常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程,以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。蒸气分子平均动能约为0.1~0.2电子伏。
蒸发源有三种类型。①电阻加热源:用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质(图1[蒸发镀膜设备示意图])电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。②高频感应加热源:用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。③电子束加热源:适用于蒸发温度较高(不低于2000[618-1])的材料,即用电子束轰击材料使其蒸发。
蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比,具有较高的沉积速率,可镀制单质和不易热分解的化合物膜。
为沉积高纯单晶膜层,可采用分子束外延方法。生长掺杂的GaAlAs单晶层的分子束外延装置如图2[ 分子束外延装置示意图]。喷射炉中装有分子束源,在超高真空下当它被加热到一定温度时,炉中元素以束状分子流射向基片。基片被加热到一定温度,沉积在基片上的分子可以徙动,按基片晶格次序生长结晶用分子束外延法可获得所需化学计量比的高纯化合物单晶膜,薄膜最慢生长速度可控制在1单层/秒。通过控制挡板,可精确地做出所需成分和结构的单晶薄膜。分子束外延法广泛用于*各种光集成器件和各种超晶格结构薄膜。
溅射镀膜:用高能粒子轰击固体表面时能使固体表面的粒子获得能量并逸出表面,沉积在基片上。溅射现象于1870年开始用于镀膜技术,1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。常用的二极溅射设备如图3[ 二极溅射示意图]。通常将欲沉积的材料制成板材——靶,固定在阴极上。基片置于正对靶面的阳极上,距靶几厘米。系统抽至高真空后充入 10-1帕的气体(通常为氩气),在阴极和阳极间加几千伏电压,两极间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极,与靶表面原子碰撞,受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在1至几十电子伏范围。溅射原子在基片表面沉积成膜。与蒸发镀膜不同,溅射镀膜不受膜材熔点的限制,可溅射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等难熔物质。溅射化合物膜可用反应溅射法,即将反应气体 (O、N、HS、CH等)加入Ar气中,反应气体及其离子与靶原子或溅射原子发生反应生成化合物(如氧化物、氮化物等)而沉积在基片上。沉积绝缘膜可采用高频溅射法。基片装在接地的电极上,绝缘靶装在对面的电极上。高频电源一端接地,一端通过匹配网络和隔直流电容接到装有绝缘靶的电极上。接通高频电源后,高频电压不断改变极性。等离子体中的电子和正离子在电压的正半周和负半周分别打到绝缘靶上。由于电子迁移率高于正离子,绝缘靶表面带负电,在达到动态平衡时,靶处于负的偏置电位,从而使正离子对靶的溅射持续进行。采用磁控溅射可使沉积速率比非磁控溅射提高近一个数量级。
离子镀:蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面,称为离子镀。这种技术是D.麦托克斯于1963年提出的。离子镀是真空蒸发与阴极溅射技术的结合。一种离子镀系统如图4[离子镀系统示意图],将基片台作为阴极,外壳作阳极,充入惰性气体(如氩)以产生辉光放电。从蒸发源蒸发的分子通过等离子区时发生电离。正离子被基片台负电压加速打到基片表面。未电离的中性原子(约占蒸发料的95%)也沉积在基片或真空室壁表面。电场对离化的蒸气分子的加速作用(离子能量约几百~几千电子伏)和氩离子对基片的溅射清洗作用,使膜层附着强度大大提高。离子镀工艺综合了蒸发(高沉积速率)与溅射(良好的膜层附着力)工艺的特点,并有很好的绕射性,可为形状复杂的工件镀膜。
二、薄膜厚度的测量
随着科技的进步和精密仪器的应用,薄膜厚度测量方法有很多,按照测量的方式分可以分为两类:直接测量和间接测量。直接测量指应用测量仪器,通过接触(或光接触)直接感应出薄膜的厚度。
常见的直接法测量有:螺旋测微法、精密轮廓扫描法(台阶法)、扫描电子显微法(SEM);
间接测量指根据一定对应的物理关系,将相关的物理量经过计算转化为薄膜的厚度,从而达到测量薄膜厚度的目的。
常见的间接法测量有:称量法、电容法、电阻法、等厚干涉法、变角干涉法、椭圆偏振法。按照测量的原理可分为三类:称量法、电学法、光学法。
常见的称量法有:天平法、石英法、原子数测定法;
常见的电学法有:电阻法、电容法、涡流法;
常见的光学方法有:等厚干涉法、变角干涉法、光吸收法、椭圆偏振法。
下面简单介绍三种:
1. 干涉显微镜法
干涉条纹间距Δ0,条纹移动Δ,台阶高为t=(Δ/Δ0 )*0.5λ,测出Δ0 和Δ,即可,其中λ为单色光波长,如用白光,λ取 530nm。
2. 称重法
如果薄膜面积A,密度ρ和质量m可以被精确测定的话,膜厚t就可以计算出来:
d=m/Aρ。
3 石英晶体振荡器法
广泛应用于薄膜淀积过程中厚度的实时测量,主要应用于淀积速度,厚度的监测,还可以反过来(与电子技术结合)控制物质蒸发或溅射的速率,从而实现对于淀积过程的自动控制。
对于薄膜*商而言,产品的厚度均匀性是最重要的指标之一,想要有效地控制材料厚度,厚度测试设备是必不可少的,但是具体要选择哪一类测厚设备还需根据软包材的种类、厂商对厚度均匀性的要求、以及设备的测试范围等因素而定。
三、真空镀膜机保养知识:
1. 关闭泵加热系统,然后分离蒸镀室(主要清洁灰尘,于蒸镀残渣)
2. 关闭电源或程序打入维护状态
3. 清洁卷绕系统(几个滚轴,方阻探头,光密度测量器)
4. 清洁中罩室(面板四周)
5. 泵系统冷却后打开清洁(注意千万不能掉入杂物,检查泵油使用时间与量计做出更换或添加处理)
6. 检查重冷与电气柜设备
这次实习给了我们了解了镀膜技术的原理、技术,使我们了解了工厂的生产,感觉很新颖,收获很多。
一、概念的区别
1、真空镀膜是指在高真空的条件下加热金属或非金属材料,使其蒸发并凝结于镀件(金属、半导体或绝缘体)表面而形成薄膜的一种方法。例如,真空镀铝、真空镀铬等。
2、光学镀膜是指在光学零件表面上镀上一层(或多层)金属(或介质)薄膜的工艺过程。在光学零件表面镀膜的目的是为了达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。常用的镀膜法有真空镀膜(物理镀膜的一种)和化学镀膜。
二、原理的区别
1、真空镀膜是真空应用领域的一个重要方面,它是以真空技术为基础,利用物理或化学方法,并吸收电子束、分子束、离子束、等离子束、射频和磁控等一系列新技术,为科学研究和实际生产提供薄膜制备的一种新工艺。简单地说,在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发或溅射,使其在被涂覆的物体(称基板、基片或基体)上凝固并沉积的方法。
2、光的干涉在薄膜光学中广泛应用。光学薄膜技术的普遍方法是借助真空溅射的方式在玻璃基板上涂镀薄膜,一般用来控制基板对入射光束的反射率和透过率,以满足不同的需要。为了消除光学零件表面的反射损失,提高成像质量,涂镀一层或多层透明介质膜,称为增透膜或减反射膜。
随着激光技术的发展,对膜层的反射率和透过率有不同的要求,促进了多层高反射膜和宽带增透膜的发展。为各种应用需要,利用高反射膜*偏振反光膜、彩色分光膜、冷光膜和干涉滤光片等。光学零件表面镀膜后,光在膜层层上多次反射和透射,形成多光束干涉,控制膜层的折射率和厚度,可以得到不同的强度分布,这是干涉镀膜的基本原理。
三、方法和材料的区别
1、真空镀膜的方法材料:
(1)真空蒸镀:将需镀膜的基体清洗后放到镀膜室,抽空后将膜料加热到高温,使蒸气达到约13.3Pa而使蒸气分子飞到基体表面,凝结而成薄膜。
(2)阴极溅射镀:将需镀膜的基体放在阴极对面,把惰性气体(如氩)通入已抽空的室内,保持压强约1.33~13.3Pa,然后将阴极接上2000V的直流电源,便激发辉光放电,带正电的氩离子撞击阴极,使其射出原子,溅射出的原子通过惰性气氛沉积到基体上形成膜。
(3)化学气相沉积:通过热分解所选定的金属化合物或有机化合物,获得沉积薄膜的过程。
(4)离子镀:实质上离子镀系真空蒸镀和阴极溅射镀的有机结合,兼有两者的工艺特点。表6-9列出了各种镀膜方法的优缺点。
2、光学镀膜方法材料
(1)氟化镁:无色四方晶系粉末,纯度高,用其制备光学镀膜可提高透过率,不出崩点。
(2)二氧化硅:无色透明晶体,熔点高,硬度大,化学稳定性好。纯度高,用其制备高质量Si02镀膜,蒸发状态好,不出现崩点。按使用要求分为紫外、红外及可见光用。
(3)氧化锆:白色重质结晶态,具有高的折射率和耐高温性能,化学性质稳定,纯度高,用其制备高质量氧化锆镀膜,不出崩点。
真空镀膜技术,简单地来说就是在真空环境下,利用蒸发、溅射等方式发射出膜料粒子,沉积在金属、玻璃、陶瓷、半导体以及塑料件等物体上形成镀膜层。它的主要方法包括以下几种:以上就是好一点整理的什么叫真空镀膜相关内容,想要了解更多信息,敬请查阅好一点。
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