第6章 真空蒸镀PPT课件VIP

.1，6章真空沉积，2，真空蒸发涂层：将装有基板的真空室提取为真空，使气压低于10-2Pa，然后加热蒸发源的浴缸，使其原子或分子从表面气化中逸出，形成蒸汽流，射到基板表面，形成固体薄膜。蒸发涂层概述，3，真空室：提供蒸发过程所需的真空环境；放置蒸发源：蒸发材料并加热。基板：接收蒸发物质，用于在表面形成固体物质。基板加热器和测量仪。蒸发涂层概述，真空蒸发结构，4、蒸发涂层概述，蒸发涂层的三个基本过程：加热蒸发过程气相原子或分子的输送过程(源-基本距离)蒸发原子或分子在基板表面沉积过程，蒸发涂层的三个条件：热气相源低温基板(基板)真空环境，5，电镀蒸发，饱和蒸汽压，在特定温度下真空室内蒸发物质的蒸汽和固体或液体平衡过程中出现的压力，在该温度下该物质的饱和蒸汽压称为。6，电镀蒸发，饱和蒸汽压，7，电镀蒸发，饱和蒸汽压，8，电镀蒸发，饱和蒸气压，一些常用材料的蒸气压和温度关系，蒸发温度，9，电镀蒸发，蒸发速度，单位时间蒸发在基板上的蒸发物质量(分子数或质量)。可以看出，蒸发源温度的微小变化会对蒸发速度造成很大的变化。因此，在制作胶片的过程中，要控制蒸发速度，必须准确地控制蒸发源的温度，并确保加热时不会发生过度的温度梯度。蒸发粒子的速度和能量，大部分是可以蒸发热的物质，蒸发温度在1000-2500 ，蒸发粒子的平均速度约为1000m/s，其平均动能约为0.1-0.2eV。10、蒸发源、蒸发源是蒸发装置的关键组成部分，最常用：电阻法电子束法、高频法等激光法、11，电阻蒸发源，蒸发源，直接加热法：w，Mo，Ta间接加热法：Al2O3，BeO等坩埚，电阻蒸发源通常用于熔点低于1500 的电镀。加热体(如灯丝或蒸发船)所需的电力通常为(150-500)A*10V，为低压大电流供电。通过电焦耳热使电镀熔化、蒸发或升华。12，电阻蒸发源、蒸发源、电阻蒸发源的缺点：不能蒸发特定的绿地金属，不能制造纯度高的薄膜。13，要使电阻蒸发源、蒸发源、蒸发源材料蒸发得很少，选择蒸发源材料时，蒸发源材料的蒸发温度必须低于此表中蒸发气压为10-8Torr时的温度。14，电阻蒸发源：常用蒸发源形状，蒸发源，15，电子束蒸发源、蒸发源、电子束加热原理是电子受电场作用，动能轰击在阳极的蒸发物质上加热蒸发材料，并使蒸发涂层成为可能。电子束蒸发源定义：在水冷铜坩埚中加入电镀材料，高能电子束轰击加热电镀材料，使其蒸发。16，电子束蒸发源，蒸发源，17，电子束蒸发源：根据结构型、蒸发源、电子束蒸发源的类型，戒指强度、直枪、e型枪、空心阴极枪、环形强度、直枪固有缺点，最近使用了更多的e型枪、空心阴极枪。电子枪必须在高真空状态下正常发射电子束。18，电子束蒸发源：结构型，蒸发源，直枪蒸发源间岛，使用方便，能量密度高，调节方便。体积大，成本高，桑氮材料污染了总体结构，可能有从灯丝中逸出的Na离子污染。19，电子束蒸发源：结构型，蒸发源，e型枪的结构和工作原理，20，电子束蒸发源：结构型，蒸发源，1)电子束偏转270度，避免正离子对胶片的影响。2)吸收极减少二次电子对基板的轰击。3)为了防止两极放电，避免灯丝污染，结构上使用内置阴极。4)电子束的轰击位置可以通过调整磁场来改变。，e型枪的优点：e型枪的缺点：设备成本高，21，高频感应蒸发源，蒸发源，原理：将电镀材料放在坩埚中，坩埚放在高频螺旋线圈的中央，在高频电磁场的诱导下，电镀材料会产生涡流损耗，并引起加热蒸发。22、高频感应蒸发源，蒸发源，特点：蒸发速度大，比电阻蒸发源约10倍；蒸发源温度均匀稳定，不易产生飞溅。蒸发物质是金属时内部加热。蒸发源一次没有供给装置，温度调节容易，热惯性小，操作简单。缺点：1。蒸发装置必须屏蔽。否则，广播通信将受到影响。高频发生器很贵。3.如果气压高于10-2Pa，高频电场会电离残余气体，从而增加功耗。23，激光束蒸发，蒸发源，工作原理：利用激光束作为蒸发材料的热源，使高能量激光束通过真空窗口加热蒸发材料蒸发，集中焦点，使激光束功率密度提高到106w/cm2以上。24，优点：激光加热达到很高的温度，可以蒸发熔点高的物质，获得高蒸发速度；完全避免非接触加热、蒸发源污染，简化真空室，适合在超真空状态下制造高纯度薄膜；通过“闪烁”某些化合物或合金，使其蒸发，确保薄膜组成的组成并防止分解，是沉积介质薄膜、半导体薄膜和无机化合物薄膜的好方法。缺点：成本高，激光束蒸发，蒸发源，25，蒸发源的蒸发特性，浴缸融化后，如果有沿蒸发源扩张的倾向，两者都被浸润。相反，在蒸发源中凝聚，接近形成球体的倾向，就不会渗透。26，蒸发源的蒸发特性，点蒸发源和面蒸发源，27，蒸发源的蒸发特性，点蒸发源和面蒸发源，28，蒸汽电镀装置和操作，1 .基板放置2 .排气3。加热基板4。蒸发源气体脱除5。蒸汽镀金6。7.样品变更、29、合金膜的蒸汽镀、蒸发二元以上合金及化合物的主要问题是蒸发过程中，由于各成分的饱和蒸汽压不同，蒸发速度不同，因此可以分解和分辨，用真空蒸发法制作合金薄膜时，经常使用瞬间蒸发法、双蒸发源法等，以确保薄膜的构成。30，合金膜沉积，瞬时蒸发法，也称为“闪烁”蒸发法。就是把微小的合金粒子依次送到非常热的蒸发器或坩埚里，使一粒粒子瞬间完全蒸发。优点：成分均匀的胶片，容易掺杂。缺点：蒸发速度难以控制，蒸发速度不能太快。主要用于-族和-族半导体化合膜的制造。31，合金膜沉积，二元或多源蒸发方法形成各合金成分，分别放入蒸发源，独立控制蒸发速度，使基板上的各种原子满足配置要求。要均匀分布薄膜厚度，通常需要旋转基板。32、化合物薄膜沉积，经常是反应蒸发法，3温度法，热壁法和分子束外延法。反应蒸发法很多化合物在高温蒸发过程中发生分解，例如直接蒸发A12O3、TiO2等，会发生氧损失，因此必须使用反应蒸发。将活性气体引入真空室，从蒸发源中逸出的金属原子、低成本化合物分子和基板表面的沉积过程中发生化学反应，产生所需的高成本化合物薄膜。33，化合物膜的蒸汽镀，反应蒸发法，34、化合物膜沉积，3温度法，将-化合物半导体材料放入坩埚中加热蒸发，如果温度超过沸点，半导体材料就会热分解，分辨成分元素。族元素的蒸汽压比族元素大得多，因此沉积在基板上的膜可以脱离化合物的化学计量。因此，开发了3温度蒸发方法。低压元件(iii)的蒸发温度t ，高压元素()的蒸发温度t ，分别控制基板温度TS的三种温度，即三种温度法。，35、化合物膜的蒸汽镀、分子束外延、分子束外延(MBE):在10-8Pa超真空条件下，将膜各种成分的分子束直接喷射到基板表面，形成外延层的技术。其中未被基板捕捉的分子及时被真空系统提取，到达基板表面总是保证新的分子束。MBE是在适当的基板和适当的条件下，晶体结构完整的新单晶层薄膜向基板材料的结晶轴方向生长的方法，称为外延(外延)。新的单晶层称为外延层。具有培养非常薄的单晶膜，精确控制厚度、成分及掺杂的优点。适用于微波、光电和多层结构装置的制作。36，分子束外延设备，化合物薄膜沉积，分子束外延，37，化合物薄膜沉积，分子束外延，38，化合物薄膜沉积，分子束外延，特性：MBE能严格控制薄膜生长过程和生长速度。MBE是超真空物理沉积过程，使用快门即时控制生长和中断。如果MBE的基板温度低，则基板杂质对界面热膨胀引入的晶格失配效应和外延层自掺杂扩散的影响就会减小。