常见镀膜方法调查.docx

常见镀膜方法1、 脉冲激光沉积 （PLD）PLD原理：脉冲激光沉积法(PLD法)是一种全新的工艺,但是具有很大的潜力。PLD法的原理是利用激光对物体进行轰击后被轰击出来的物质，将被轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上，并得到沉淀或者薄膜的一种手段。PLD优点：1、与其他工艺相比，作为一种全新的成膜技术，它的生长参数独立可调，并可精确控制化学计量比，从而易于实现超薄薄膜的生长和多层膜的制备，生长的薄膜结晶性能较好，膜的平整度也较高。2、除非是极少数对该种激光而言是透明的材料，几乎所有的材料都可用PLD法制膜，可见PLD法可制膜种类之多。3、PLD技术的成膜效率高，能够进行批量生产。PLD缺点：1、在镀膜过程中，薄膜会被沉积在薄膜上的等离子体管中产生的微粒、气态原子和分子降低质量，采取一定的措施后也不能完全消除。2、在控制掺杂、生长平滑的多层膜等方面PLD生长都比较困难，因此进一步提高薄膜的质量会比较困难。3、PLD法镀膜厚度不够均匀,等离子体羽辉中的粒子速率在不同的方向有所不同,使粒子分布不均。4、等离子局域分布难以形成大面积的薄膜。应用及前景：有望在高质量ZnO薄膜的研究和生产中得到广泛的应用。PLD法将在半导体薄膜、超晶格、超导、生物涂层等功能薄膜的制备方面发挥重要的作用；并能加快薄膜生长机理的研究和提高薄膜的应用水平,加速材料科学和凝聚态物理学的研究进程。同时也为新型薄膜的制备提供了一种可行的方法。2、 化学气相沉积 (CVD)CVD原理：它是一种或几种气态反应物在衬底表面发生化学反应而沉积成膜的工艺。反应物质是由金属载体化合物蒸汽和气体载体所构成，沉积在衬底上形成金属氧化物薄膜，衬底表面上发生的这种化学反应通常包括金属源材料的热分解和原位氧化。优点：1、 CVD 技术所形成的膜层致密且均匀, 膜层与基体的结合牢固, 薄膜成分易控, 沉积速度快, 膜层质量也很稳定,某些特殊膜层还具有优异的光学、热学和电学性能, 因而可以实现批量生产。2、CVD法所需设备相对于溶胶凝胶法而言比较复杂和昂贵，但制备的薄膜相对来说比较致密、质量稳定可靠。缺点：CVD 的沉积温度通常很高, 在 900 2000 之间, 容易引起零件变形和组织上的变化,从而降低机体材料的机械性能并削弱机体材料和镀层间的结合力,使基片的选择、沉积层或所得工件的质量都受到限制。应用：化学气相沉积技术制备的材料, 不仅应用于刀具材料、耐磨耐热耐腐蚀材料、宇航工业上的特殊复合材料、原子反应堆材料及生物医用材料等领域, 而且被广泛应用于制备与合成各种粉体材料、块体材料、新晶体材料、陶瓷纤维及金刚石薄膜等。在作为大规模集成电路技术的铁电材料、绝缘材料、磁性材料、光电子材料的薄膜制备技术方面, 发挥着重要作用。3、 溶胶-凝胶 ( Sol-Gel法,简称S-G 法) 原理：溶胶凝胶技术是指金属有机或无机化合物(称前驱物)，经溶液、溶胶、凝胶而固化，在溶胶或凝胶状态下成型，再经处理转化为氧化物或其它化合物固体薄膜的方法，是应用胶体化学原理制备无机材料的一种湿化学方法。优点：1、此法易于控制薄膜组分，可在分子水平控制掺杂，尤其适用于制备掺杂水平要求精确的薄膜。2、此法无需真空设备，工艺简单，可获得理想厚度和组分的薄膜，适用于大面积且形状复杂的衬底，而不损伤衬底。缺点：1、薄膜制的过程中影响薄膜的不确定因素很多，难以控制薄膜质量。2、原料金属醇盐成本较高，且有机溶剂对人体有一定的危害性。3、整个溶胶-凝胶过程所需时间较长, 常需要几天或儿几周。4、存在残留小孔洞和碳，在干燥过程中会逸出气体及有机物,并产生收缩。应用：近年来已用该技术制成LiTaO2、 LiNbO3、 PbTiO3、 Pb(ZiTi)O3 和 BaTiO3 等各种电子陶瓷材料。特别是制备出形状各异的超导薄膜，高温超导纤维等。在光学方面该技术已被用于制备各种光学膜如高反射膜、减反射膜等和光导纤维、折射率梯度材料、有机染料掺杂型非线性光学材料等以及波导光栅、稀土发光材料等。4、 磁控溅射 原理：磁控溅射法被认为是镀膜技术中最成熟的ZnO：A1薄膜制备方法，通常分为直流溅射(DC)和射频溅射(IC)两种。该方法是利用高能粒子轰击靶材，使得靶材原子或分子被溅射出来并沉积到衬底表面的一种工艺。优点：以溅射产率高、基片温升低、薄膜基底结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点受到青睐，磁控溅射法可获得高度c轴取向，表面平整度高，可见光透过率较高及低电阻率ZnO：A1的薄膜。缺点：但是在磁控溅射过程中，因为粒子轰击衬底及已生长的薄膜易于造成表面损伤，以及部分锌原子与氧原子没有完全反应所产生的缺陷等。应用：在目前的技术条件下，磁控溅射是研究最多、应用最广泛的薄膜沉积方法，是大面积均匀沉积ZnO：A1透明导电膜玻璃的的首选方案。5、 电镀(Electroplating)原理：电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的技术，从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。优点：1、电镀的速度较快。2、镀的过程中原零件变形小，表面平整、光洁。3、通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。缺点：1、电镀对设备要求较多，需要外加的电流和阳极。2、无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀。3、电镀过程中产生的污染较大。应用：电镀应用非常广泛。如食品包装、汽车镀膜和各种机械元件镀膜等方面。6、 化学浸镀原理：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。优点：1、该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。2、在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命。3、在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。缺点：1、该工艺目前发展时间较短，化学镀工艺的形成与理论的完善也只有近20-30 年的历史，因此不如其他镀膜工艺完善。3、与电镀相比化学镀所用溶液稳定性较差，且溶液的维护调整比较麻烦，材料费用较高。参考文献：1、唐亚陆、杜泽民 脉冲激光沉积（