第一章+真空镀膜绪论.ppt

1、真空镀膜技术与设备Vacuum Coating Technology and Equipment,过程装备与控制工程专业 （原真空技术及设备专业） 本科生专业选修课讲稿,东北大学 机械工程与自动化学院 真空与流体工程研究中心 张世伟 2002年6月,Preface,Name of lesson: Vacuum Coating Technology and Equipment 课程名称： 真空镀膜技术与设备 Definition: Vacuum coating technology is to deposit a kind of thin film on the substrate by som

2、e sorts of methods under vacuum condition in order to change the property of the substrate 定义：在真空条件下（条件），利用某种方法（方法）在固体表面上沉积或生成一层与机体材 见P1 料不同的薄膜材料（结果），从而改变机体的表面性能（目的），就是真空镀膜技术。,意义：真空镀膜技术是真空技术的一个重要领域，广泛应用于各行各业。 教材TextBook: 真空镀膜技术 关奎之等编著 本书是为本科生和研究生教学编写，受学时所限，本书的一些章节（如7、8、10章）和一些较深、较细的理论、设计计算不能讲。 参考教材R

3、eference book: 真空镀膜技术与设备 李云奇主编,课时安排Arrangement : total 34 h Ch.1概论 2 h Ch.2真空镀膜技术的物理基础 4 h Ch.3真空蒸发镀膜 4 h Ch.4真空溅射镀膜 3 h Ch.5真空离子镀膜及离子束沉积技术 1 h Ch.6化学气相沉积技术 2 h Ch.7真空镀膜测试分析技术 6 h Ch.8真空镀膜设备设计 6 h 实验 2 h 考试 2 h,重点内容： 1.各种镀膜原理、镀膜源结构 principle and structure 2.各种镀膜设备结构设计及镀膜工艺 design and technology 达到要求

4、： 1.能够设计和使用镀膜设备 2.为从事真空镀膜技术研究工作打下基础,第一章：概述 Ch.1 Outline,1.1材料科学导论 Introduction to material science 1) 材料的利用 Usage of materials (1)体性能 body properties 如受力构件和承载件的强度； 结构件和保温层的体积 (2)面性能 surface properties 光学的性能色彩、亮度、反射率 表层的性能化学耐腐蚀性 机械硬度 耐磨性 钎焊性能,1.1材料科学导论 (续) Introduction to material science 2）表面改性技术 Su

5、rface modification technologies 改变材料面性能 (1)添加法 涂层技术 喷涂 刷镀 涂漆 镀膜技术 (2)去除法 溅射 刻蚀 (3)改良法 不增不减 各种热处理技术 激光表面淬火 合金化 渗碳 渗氮 化学热处理离子注入 3）镀膜技术 Coating technologies (1)湿法镀膜 Wet-lay-up电镀、化学镀、L-B方法设备简单 膜层牢固度差 有环境污染 (2)真空镀膜 Vacuum coating,1.2 真空镀膜技术及特点 Vacuum coating technology and its characteristics 1)定义definit

6、ion ： 如前 2)特点Characteristics： 与湿法镀膜相比，见P1 (1)膜层质量好：纯度，膜厚均匀，致密性，强度 (2)膜材和基体材料选择性广泛 (3)膜层功能广泛 (4)对环境无污染,1.3 真空镀膜技术的分类Classification of vacuum coating technology,1)物理气相沉积 Physical Vapor Deposition PVD,（1） 蒸发镀膜 Evaporation Deposition 加热膜材使其汽化，加热源为条件 （2） 溅射镀膜 Sputtering Deposition 正离子轰击膜材使其溅射，气体放电为条件 （3）

7、 离子镀膜 Ion Coating 二者结合，汽化的膜材粒子离化为条件 (4) 离子束沉积Ion Beam Deposition 束流沉积，膜材为离子束，离子束源为条件,2)化学气相沉积 Chemical Vapor Deposition CVD,低压化学气相沉积 Low Pressure Chemical Vapor Deposition LPCVD （1）热化学气相沉积 Heat CVD H-CVD （2）光化学气相沉积 Light CVD L-CVD Laser CVD （3）等离子体化学气相沉积 Plasma CVD P-CVD （4）微波化学气相沉积 Microwave CVD M-

8、CVD,3)物理化学气相沉积 Physical-Chemical Vapor Deposition P-CVD （区分）,各种方法的对比，详见P2 表1-1，P3表1-2,1.4 薄膜的应用Application of thin film,参见P4表1-3,1)光学薄膜,反射膜：平面镜，玻璃镜以铝代银；聚光镜：手电筒灯碗，汽车前灯，聚光灯 透射镜：减反增透膜，所有光学镜片，激光器砷化镓透射光窗 多层折射、衍射、干涉膜：冷光源灯碗 智能窗：,2）装饰膜,由于主要是镀表面反射膜，所以有些厂家也将用于镀装饰膜的镀膜机称为光学镀膜机。 小件工艺品：石膏大马，金属丝帆船，服装饰品，假金戒子、金首饰，灯具

9、构件 手表： 表壳 表带TiN 纯金,建筑装饰品,小五金构件：门把手，门锁，墙壁装饰件 建筑玻璃：彩膜，热反射膜玻璃 金属装饰板：抱柱板（金色不锈钢板），金水桥、纪念碑四周栏杆、链条 石膏、水泥装饰件的金属化处理,4）塑料制品的金属化,将塑料制品（强度已足够）处理得外观象金属 汽车前后保险杠，车标，各种机器铭牌，塑料玩具,5）卷绕镀膜,大面积长薄带状材料上沉积薄膜 纸张镀铝膜（香烟保湿纸） 塑料薄膜上镀膜：包装袋，磁带，工业电力电容器,6）电子工业,基本器件：早期各种电子管、薄膜电阻，电容 中期半导体器件 二极管、三极管 后期大规模集成电路 半导体加工基本技术：（电子产品60%的设备是真空设备

10、，镀膜工艺比比皆是） 成膜，溅射，刻蚀，离子注入，掺杂，外延生长,7）机械工业,硬膜：高硬度、耐磨 TiN、TiC、WC、（类）金刚石膜，用于机械加工刀具 软膜：自润滑高级无润滑轴承（坦克、自行火炮用的活塞曲轴轴承）,8）能源工业,太阳能利用 太阳能电池电极膜、感光膜、保护膜、太阳能热水器热吸收膜（低反射率） 燃料电池 在泡末塑料上镀钛金属膜,9）功能薄膜,具有特殊、专门的物理化学性质的薄膜，可以实现某种功能,信息工业,信息显示技术 ： 阴极射线管CRT，电视机（显象管内层导电铝膜），显示器 液晶显示器LC，（玻璃+ITO 膜+液晶+电极层+外保护层） ITO膜的其它用途：飞机、机车风挡玻璃，

11、防信息泄露电磁屏蔽 平板显示器PD 如等离子体显示技术PDP （Plasma Display Plate） 多种薄膜 绝缘膜、导电膜、电致变色膜、有机发光膜等等 信息存储技术：媒体 磁带 磁盘 硬盘 （磁性膜）光盘VCD、DVD（反光膜） 新趋势：有机存储膜，高密度，可重复擦写,（2）仪器仪表工业：,传感薄膜：热敏、湿敏、压敏、气敏、光敏（红外、紫外）、医用试纸 射线仪器：电镜试样镀金,1.5 常用术语,Some terms,镀膜室 Coating chamber 基片（基体、工件） substrate 基片架 substrate carrier 基片转架 膜层 film 膜材成分 镀膜源Sources 蒸发源 Evaporation