薄膜制备技术
第二章 薄膜制备的物理方法
反应方程举例如下:
Al(激活蒸汽） O2 (活性气体） Al2O3(固相沉积）
Sn（激活蒸汽） O2(活性气体) SnO2 (固相沉积） 在反应蒸发中，蒸发原子或低价化合物分子与活
为了避免污染薄膜材料，蒸发源中所用的支撑材 料在工作温度下必须具有可忽略的蒸汽压，以避 免支撑材料原子混入蒸发气体中。
通常所用的支撑材料为难熔的金属和氧化物。
同时，选择某一特殊支撑材料时，一定要考虑蒸 发物与支撑材料之间可能发生的合金化和化学反 应、相互润湿程度等问题。
支撑材料的形状则主要取决于蒸发物。
源，则膜厚分布为：
d
1
d0 1 l / h2 2
沉积速率和膜厚分布
沉积速率和膜厚分布
实际蒸发过程中，蒸发粒子都要受到真空室中残 余气体分子的碰撞，碰撞次数取决于分子的平均 自由程。设有N0个蒸发分子，飞行距离l后，未受 到残余气体分子碰撞的数目N为：
N N0 exp(l / )
同时，脉冲激光沉积可以实现高能等离子体沉积 以及能在气氛中实现反应沉积。
PLA的局限性：
（1）小颗粒的形成。在PLA膜中通常有0.110um的小颗粒，解决的办法是利用更短波 长的紫外线、靶转动和激光束扫描以保持 靶面平滑，更有效的办法是转动快门将速 度慢的颗粒挡住。
（2）膜厚不够均匀。熔蒸“羽辉”（发光部 分类似羽毛）具有很强的定向性，只能在 很窄的范围内形成均匀厚度的膜。
第二章 薄膜制备的物理方法
物理气相沉积
薄膜沉积的物理方法主要是物理气相沉积法，物 理气相沉积（Physical Vapor Deposition,简称 PVD）是应用广泛的一系列薄膜制备方法的总称， 包括真空蒸发法，溅射法，分子束外延法等。
薄膜材料的制备和应用领域
薄膜材料的制备和应用领域近年来，薄膜材料在各个领域的应用越来越广泛，如电子、光学、能源等。
薄膜材料的制备技术也在不断发展，以满足不同领域对材料性能与应用需求的不断提高。
一、薄膜材料的制备技术当前，主要有以下几种薄膜制备技术被广泛应用于工业生产和科研实验中。
1. 物理气相沉积（PVD）物理气相沉积技术是将固体材料在真空环境下以蒸发、溅射等方式转化为气体，然后在衬底表面沉积成薄膜。
此技术具有较高的原子沉积速率、较小的晶粒尺寸和良好的附着力，可用于制备金属、合金和多层膜等。
2. 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积技术是通过气相反应将气体分解并生成固态产物，从而在衬底表面沉积形成薄膜。
因其制备过程在常压下进行，能够实现批量制备大面积均匀薄膜，因此被广泛应用于硅、氮化硅、氮化铝等材料的制备。
3. 溶液法溶液法是将材料溶解于适当的溶剂中，然后利用溶液的性质，在衬底上形成膜状材料。
溶液法制备工艺简单、成本较低，适用于生物陶瓷、无机膜、有机膜等材料的制备。
4. 凝胶法凝胶法是在溶液中形成胶体颗粒，然后通过凝胶化的方式得到凝胶体系，再经由热处理、晾干等工艺制得薄膜。
凝胶法可制备出具有较高孔隙度和较大比表面积的纳米级多孔膜材料，适用于催化剂、分离膜等领域。
二、薄膜材料在电子领域的应用随着电子领域的快速发展，薄膜材料作为电子器件的关键组成部分，扮演着越来越重要的角色。
薄膜材料在半导体器件中的应用，如金属薄膜作为电极材料、氧化物薄膜作为绝缘层材料、硅薄膜作为基板等，不仅能够提高电子器件的性能，还能够实现器件的微型化和集成化。
此外，薄膜材料在光电显示技术中也有着广泛应用。
以液晶显示技术为例，通过在衬底上沉积液晶薄膜和驱动薄膜，实现了显示器的高清、高亮度、高对比度等特性。
三、薄膜材料在能源领域的应用薄膜材料在能源领域的应用主要体现在太阳能电池和燃料电池方面。
太阳能电池中的薄膜材料主要是用于吸收太阳能并进行光电转换的薄膜层。
薄膜的化学制备方法
LB薄膜的特点
优点：1. LB薄膜中分子有序定向排列，这是一个重要特点； 2. 很多材料都可以用LB技术成膜； 3. LB膜有单分子层组成，它的厚度取决于分子大小 和 分子的层数； 4. 通过严格控制条件，可以得到均匀、致密和缺陷密 度很低的LB薄膜；
缺点：
➢ 成膜效率低， ➢ LB薄膜均为有机薄膜，包含了有机材料的弱点； ➢ LB薄膜厚度很薄，在薄膜表征手段方面难度较大。
盲孔
和形状复杂的内腔；
4. 被镀材料广泛：可在钢、铜、铝、锌、塑料、尼龙、
玻
Ni2+
+
_
H2PO2
+H2O
表面 催化HPO32
+ 3H+ + Ni
璃、 橡胶、木材等材料上镀膜。
化学镀设备（Electroless plating equipment ）
化学镀的应用
化学镀Ni-P-B活塞
Ni-P塑料模具
Ni-P铝质天线盒
PCB的局部化学镀
Layer 1
Tracks
Via Hole
SMD Pad
Layer 6
R34
IC3
二、溶胶-凝胶法
溶胶凝胶法是常用的化学制膜方法，与 蒸发、溅射等物理成膜方法相比，设备简单、成 本低、容易控制薄膜的化学组分比、可以用它方 便地制备多种薄膜和纳米材料，是一种适合于机 理研究的好方法。
4.在基片B，金属离子得到 电子被还原。
电镀服从法拉第定律
Faraday 定律（镀层厚度与时间和电流的关系）
• m=K I t • m=(M/nF) (I(d) S) t • p S h=(M/nF) (I(d)
S) t • p h=(M/nF) I(d) t
第二章 薄膜制备技术(1)
（2）优缺点
1）优点：适用于高纯 或难熔物质的蒸发；可适 合沉积多种不同的物质。
2）缺点：热效率较低； 过高的热功率对整个沉积 系统形成较强的热辐射。
3、电弧蒸发装臵 （1）电弧蒸发法：用欲蒸发的材料 制成放电的电极，依靠调节真空 室内电极间距的方法来点燃电弧， 瞬间的高温电弧将使电极端部产 生蒸发从而实现物质的沉积。控 制电弧的点燃次数或时间就可以 沉积出一定厚度的薄膜。 （2）优缺点 1）优点：避免电阻加热材料或坩 埚材料的污染；加热温度高，适 用于溶点高、同时具有一定导电 性的难熔金属、石墨等的蒸发； 简单廉价。 2）缺点：在放电过程中容易产 生微米量级大小的电极颗粒的飞 溅，从而会影响被沉积薄膜的均 匀性。
电弧蒸发装置示意图
4、激光蒸发装臵 （1）激光蒸发法：高功率激光器产生的高能激光束，可在瞬 间将能量直接传递给被蒸发物质，使之发生蒸发镀膜。
（2）优缺点
优点：避免电阻加热材料或坩埚材料的污染；加热温度高； 蒸发速率高；蒸发过程容易控制；特别的优点是：适用于蒸 发那些成分复杂的合金或化合物，这是因为，高能量的激光 束可以在较短的时间将物质的局部加热至极高的温度并产生 物质的蒸发，在此过程中被蒸发出来的物质仍能保持其原来 的元素比例。
2.3 真空蒸发装置
真空蒸发所采用的设备根据使用目的的不同有很大差别。 从简单的电阻加热蒸镀装臵到极其复杂的分子束外延设备， 都属于真空蒸发范畴。在蒸发沉积装臵中，最重要的组成 部分是物质的蒸发源，根据其加热原理可分为以下类型。
1、电阻式蒸发装置 （1）电阻加热蒸发法： 采用钽、钼、钨等高熔点金属，做成适当形状的加 热装臵（也称“蒸发源”，注意与“蒸发材料”区 别），其上装入待蒸发材料，通以电流后，对蒸发 材料进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料放入 Al2O3、BeO等坩埚中进行间接加热蒸发，
光学实验技术中的薄膜制备与表征指南
光学实验技术中的薄膜制备与表征指南在现代光学实验中，薄膜是一种广泛应用的材料，它具有许多独特的光学性质。
为了实现特定的光学设计要求，科学家们需要制备和表征各种薄膜。
本文将为您介绍光学实验技术中的薄膜制备与表征指南，帮助您更好地理解和应用薄膜技术。
一、薄膜制备技术1. 真空蒸发法真空蒸发法是一种常见的薄膜制备技术，它通常用于金属或有机材料的蒸发。
蒸发源材料通过加热，使其蒸发并沉积在基底表面上，形成薄膜。
真空蒸发法具有简单、灵活的优点，但由于材料的有机蒸发率不同，容易导致薄膜的成分非均匀性。
2. 磁控溅射法磁控溅射法是一种通过离子碰撞使靶材溅射，并沉积在基底上的技术。
这种方法可以获得高质量和均匀性的薄膜。
磁控溅射法通常用于金属、氧化物和氮化物等无机薄膜的制备。
3. 原子层沉积法原子层沉积法（ALD）是一种逐层生长薄膜的方法，通过交替地注入不同的前驱体分子，使其在基底表面上化学反应并沉积。
这种方法可以实现非常精确的厚度控制和成分均一性。
4. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种基于溶胶和凝胶的化学反应制备薄膜的方法。
通过溶胶中的物质分子在凝胶中发生凝胶化反应，形成薄膜。
这种方法适用于复杂的薄膜材料。
二、薄膜表征技术1. 厚度测量薄膜的精确厚度对于光学性能至关重要。
常用的测量方法包括激光干涉法、原位椭圆偏振法和扫描电子显微镜等。
激光干涉法通过测量反射光的相位差来确定薄膜厚度，原位椭圆偏振法则通过测量反射光的椭圆偏振状态来推断厚度。
2. 光学性能表征光学性能包括反射率、透过率、吸收率等。
常用的表征方法有紫外可见近红外分光光度计和激光光谱仪。
通过测量样品在不同波长下的吸收或透过光强度，可以得到其光学性能。
3. 表面形貌观察表面形貌对薄膜的光学性能和功能具有重要影响。
扫描电子显微镜和原子力显微镜是常用的表面形貌观察工具。
扫描电子显微镜可以获得样品表面的高分辨率图像，原子力显微镜则可以实现纳米级表面形貌的观察。
4. 结构分析薄膜的结构分析是了解其晶体结构和晶格形貌的重要手段。
3 薄膜制备技术(PVD)(溅射)
直流溅射的基本原理：
在对系统抽真空后，充入一定压力的惰性气体，如氩气。在正负电极 间外加电压的作用下，电极间的气体原子将被大量电离，产生氩离 子和可以独立运动的电子，电子在电场作用下飞向阳极，氩离子则 在电场作用下加速飞向阴极—靶材料，高速撞击靶材料，使大量的 靶材料表面原子获得相当高的能量而脱离靶材料的束缚飞向衬底。
射频溅射装臵示意图
射频电场对于靶材的自偏压效应: 由于电子的运动速度比离子的速度大得多，因而相对于等离子体来说，等离 子体近旁的任何部位都处于负电位。 设想一个电极上开始并没有任何电荷积累。在射频电压的驱动下，它既可作 为阳极接受电子，又可作为阴极接受离子。在一个正半周期中，电极将接受大 量电子，并使其自身带有负电荷。在紧接着的负半周期中，它又将接受少量运 动速度较慢的离子，使其所带负电荷被中和一部分。经过这样几个周期后，电 极上将带有一定数量的负电荷而对等离子体呈现一定的负电位，此负电位对电 子产生排斥作用。 设等离子电位为Vp（为正值），则接地的真空室（包含衬底）电极（电位为 0）对等离子的电位差为-Vp，设靶电极的电位为Vc（是一个负值），则靶电 极相对于等离子体的电位差为Vc-Vp。 |Vc-Vp|幅值要远大于| -Vp|。因此，这 一较大的电位差使靶电极实际上处在一个负偏压之下，它驱使等离子体在加速 后撞击靶电极，从而对靶材形成持续的溅射。
.DISTANCE(Torr-cm)
辉光放电的巴邢曲线
等离子体鞘层
辉光放电等离子体中电离粒子的密度和平均能量均较低， 而放电的电压则较高，此时质量较大的离子、中性原子和 原子团的能量远远小于质量极小的电子的能量，这是因为 电子由于质量小极易在电场中加速而获得能量。 不同粒子还具有不同的平均速度
电子速度：9.5*105ms-1， Ar离子和Ar原子：5*102ms-1
材料科学中的薄膜制备技术研究综述
材料科学中的薄膜制备技术研究综述薄膜作为一种重要的材料形态，在材料科学领域中具有广泛的应用。
薄膜制备技术的研究和发展，不仅能够扩展材料的功能性，并提高材料的性能，还可以为各个领域提供更多的应用可能性。
本文将综述材料科学中薄膜制备技术的研究进展，并重点探讨了几种常见的薄膜制备技术。
1. 物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是一种常见的薄膜制备技术，它通过蒸发或溅射等方法将材料转化为蒸汽或离子，经过气相传输沉积在基底上形成薄膜。
物理气相沉积技术包括热蒸发、电子束蒸发、分子束外延和磁控溅射等方法。
这些方法在薄膜制备中具有高温、高真空和高能量等特点，能够制备出具有优异性能的薄膜。
然而，物理气相沉积技术在薄膜厚度的控制上存在一定的局限，且对于一些化学反应活性较高的材料来说，难以实现。
2. 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是一种将反应气体在表面上发生化学反应生成薄膜的方法。
CVD 技术根据反应条件的不同可以分为低压CVD、大气压CVD和等离子CVD等。
这些技术在实现复杂薄膜结构和化学组成控制上相较于PVD技术更具优势。
化学气相沉积技术可用于金属、氧化物、氮化物以及半导体材料等薄膜的制备。
然而，该技术所需的气体和化学物质成分较复杂，容易引起环境污染，并且对设备的要求较高。
3. 溶液法制备薄膜溶液法是一种常用的低成本、高效率的薄膜制备技术。
常见的溶液法包括旋涂法、浸渍法、喷涂法和柔性印刷法等。
这些方法通过将溶液中的溶质沉积在基底上，形成薄膜。
溶液法制备薄膜的优势在于简单易行、成本低、适用于大面积薄膜制备。
然而，溶液法制备出的薄膜常常具有较低的晶化程度和机械强度，且在高温和湿润环境下易失去稳定性。
4. 磁控溅射技术磁控溅射技术是一种通过离子轰击固体靶材的方法制备薄膜。
在磁控溅射过程中，离子轰击靶材，使靶材表面的原子转化为蒸汽，然后通过惰性气体的加速将蒸汽沉积在基底上。
磁控溅射技术可用于金属、氧化物、氮化物等薄膜的制备，并可实现厚度和成分的精确控制。
第三章薄膜制备技术ppt课件
分子束外延是在超高真空条件下精确控制源材料的中性分子束强度，并使其在加热的基片上进行外延生长的一种技术。从本质上讲，分子束外延也属于真空蒸发方法，但 与传统真空蒸发不同的是，分子束外延系统具有超高真空，并配有原位监测和分析系统，能够获得高质量的单晶薄膜。
2、溅射法 荷能粒子轰击固体材料靶，使固体原子从表面射出，这些原子具有一定的动能和方向性。在原子射出的方向上放上基片，就可在基片上形成一层薄膜，这种制备薄膜的方法叫做溅射法。 溅射法属于物理气相沉积(PVD)，射出的粒子大多处于原子状态，轰击靶材料的荷能粒子一般是电子、离子和中性粒子。
3.1.2 化学气相沉积 (chemical vapor deposition )
化学气相沉积:一定化学配比的反应气体，在特定激活条件下(一般是利用加热、等离子体和紫外线等各种能源激活气态物质)，通过气相化学反应生成新的膜层材料沉积到基片上制取膜层的一种方法。 Chemical vapor deposition (CVD) is a chemical process often used in the semiconductor industry for the deposition of thin films of various materials.
薄膜制备工艺技术
薄膜制备工艺技术薄膜制备工艺技术是指通过化学合成、物理沉积、溶液制备等方法制备出具有一定厚度和特殊性能的薄膜材料的技术。
薄膜广泛应用于光电子、微电子、光学、传感器、显示器、纳米技术等领域。
本文将详细介绍几种常见的薄膜制备工艺技术。
第一种是物理沉积法。
物理沉积法主要包括物理气相沉积法（PVD）和物理溶剂沉积法（PSD）两种。
其中，物理气相沉积法是将固态材料加热至其熔点或升华点，然后凝华在基底表面上形成薄膜。
而物理溶剂沉积法则是通过在沉积过程中溶剂的挥发使溶剂中溶解的材料沉积在基底表面上。
物理沉积法具有较高的沉积速度和较低的工艺温度，适用于大面积均匀薄膜的制备。
第二种是化学沉积法。
化学沉积法通过在基底表面上进行化学反应，使反应物沉积形成薄膜。
常见的化学沉积法有气相沉积法（CVD）、溶液法和凝胶法等。
气相沉积法是将气体反应物输送至反应室内，通过热、冷或化学反应将气体反应物沉积在基底表面上。
而溶液法是将溶解有所需沉积材料的溶液涂覆在基底表面上，通过溶剂挥发或加热使溶液中的沉积材料沉积在基底上。
凝胶法则是通过凝胶溶胶中的凝胶控制沉积材料的沉积，形成薄膜。
化学沉积法成本低、制备工艺简单且适用于大面积均匀薄膜的制备。
第三种是离子束沉积法（IBAD）、激光沉积法和磁控溅射法。
离子束沉积法是通过加速并聚焦离子束使其撞击到基底表面形成薄膜。
激光沉积法则是将激光束照射在基底表面上，通过激光能量转化和化学反应形成薄膜。
磁控溅射法是将材料附着在靶上，通过离子轰击靶表面并溅射出材料颗粒，最终沉积在基底表面上。
这些方法制备的薄膜具有优异的结构和性能，适用于制备复杂结构和功能薄膜。
综上所述，薄膜制备工艺技术包括物理沉积法、化学沉积法、离子束沉积法、激光沉积法和磁控溅射法等多种方法。
不同的方法适用于不同的材料和薄膜要求，可以根据具体需求选择合适的工艺技术。
3薄膜制备技术(PVD)(溅射)解析
下图是在45kV加速电压条件下各种入射离子轰击Ag、Cu、Ta表面时得到的 溅射产额随离子的原子序数的变化。易知，重离子惰性气体作为入射离子 时的溅射产额明显高于轻离子。但是出于经济方面的考虑，多数情况下均 采用Ar离子作为薄膜溅射沉积时的入射离子。
c、离子入射角度对溅射产额的影响
随着离子入射方向与靶面法线间夹 角θ的增加，溅射产额先呈现 1/cosθ 规律的增加，即倾斜入射 有利于提高溅射产额。0-60度左右 单调增加，当入射角θ接近70-80 度角时，达到最高，入射角再增加， 产额迅速下降。离子入射角对溅射 产额的影响如图。
（2) 各种物质都有自已的溅射阀值，大部分金属的溅射阀值在 10~40eV，只有当入射离子的能量超过这个阀值，才会实现对该物质 表面原子的溅射。物质的溅射阀值与它的升华热有一定的比例关系。
b、入射离子种类和被溅射物质种类
下图是在加速电压为400V、Ar离子入射的情况下，各种物质的溅射产额的 变化情况。易知，溅射产额呈现明显的周期性。
气体放电现象 气体放电是离子溅射过程的基础，下面简单讨论一下 气体放电过程。 开始：电极间无电流通过，气体原子多处于中性，只有 少量的电离粒子在电场作用下定向运动，形成极微弱的 电流。随电压升高，电离粒子的运动速度加快，则电流 随电压而上升，当粒子的速度达饱和时，电流也达到一 个饱和值，不再增加（见第一个垂线段）； 汤生放电：电压继续升高，离子与阴极靶材料之间、电 子与气体分子之间的碰撞频繁起来，同时外电路使电子 和离子的能量也增加了。离子撞击阴极产生二次电子， 参与气体分子碰撞，并使气体分子继续电离，产生新的 离子和电子。这时，放电电流迅速增加，但电压变化不 大，这一放电阶段称为汤生放电。 电晕放电：汤生放电的后期称为电晕放电，此时电场强度 较高的电极尖端出现一些跳跃的电晕光斑。
薄膜材料制备原理、技术及应用
薄膜材料制备原理、技术及应用1. 引言1.1 概述薄膜材料是一类具有微米级、甚至纳米级厚度的材料，其独特的性质和广泛的应用领域使其成为现代科学和工程中不可或缺的一部分。
薄膜材料制备原理、技术及应用是一个重要且广泛研究的领域，对于探索新材料、开发新技术以及满足社会需求具有重要意义。
本文将着重介绍薄膜材料制备的原理、常见的制备技术以及不同领域中的应用。
首先，将详细讨论涂布法、旋涂法和离子束溅射法等不同的制备原理，分析各自适用的场景和优缺点。
然后，将介绍物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的薄膜制备技术，并比较它们在不同实际应用中的优劣之处。
最后，将探讨光电子器件、传感器和生物医药领域等各个领域中对于薄膜材料的需求和应用，阐述薄膜材料在这些领域中的重要作用。
1.2 文章结构本文将按照以下顺序进行介绍：首先，在第二部分将详细介绍薄膜材料制备的原理，包括涂布法、旋涂法以及离子束溅射法等。
接着，在第三部分将探讨物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的制备技术。
然后，在第四部分将介绍薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的应用，包括各个领域需求和现有应用案例。
最后，在结论部分对整篇文章进行总结，并提出未来研究方向和展望。
1.3 目的本文旨在全面系统地介绍薄膜材料制备原理、技术及应用，为读者了解该领域提供一个基本知识框架。
通过本文的阐述，读者可以充分了解不同的制备原理和方法，并了解到不同领域中对于特定功能或性质的薄膜材料的需求与应用。
同时，本文还将重点突出薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的重要作用，以期为相关研究提供参考和启发。
以上为“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写，请根据需要进行修改补充完善。
2. 薄膜材料制备原理：2.1 涂布法制备薄膜：涂布法是一种常见的制备薄膜的方法，它适用于各种材料的制备。
首先，将所需材料以溶解或悬浮态形式制成液体，然后利用刷子、喷雾或浸渍等方式将液体均匀地涂敷在基板上。
举例说明薄膜制备的几种方式及特点
薄膜制备是一种常见的工程技术，可以用于制备各种材料的薄膜，包括聚合物、金属和无机物等。
在实际应用中，薄膜制备的方式有很多种，每种方式都有其特点和适用范围。
本文将举例说明薄膜制备的几种常见方式及其特点，以便读者更好地了解薄膜制备技术。
一、溶液旋涂法溶液旋涂法是一种常用的薄膜制备方式，其原理是将制备材料溶解于适当的溶剂中，然后将溶液滴在旋转的基板上，通过离心力将溶液甩到基板上形成薄膜。
该方法具有以下特点：1. 简单易行，无需复杂的设备。
2. 可以制备较大面积的薄膜。
3. 适用于制备柔性基板上的薄膜。
然而，溶液旋涂法的缺点也很明显，例如溶液的浓度和旋转速度对薄膜质量的影响比较大，且薄膜厚度不易控制。
二、真空蒸发法真空蒸发法是一种常见的薄膜制备方式，其原理是将制备材料加热至蒸发温度，然后在真空条件下蒸发到基板表面形成薄膜。
该方法具有以下特点：1. 可以制备高纯度的薄膜。
2. 薄膜的厚度和组分可以精确控制。
3. 适用于制备高要求的光学薄膜和导电薄膜。
但真空蒸发法也存在一些问题，例如对制备材料的纯度要求较高，设备成本较高，且只能制备较小面积的薄膜。
三、喷雾法喷雾法是一种以喷雾技术为基础的薄膜制备方式，其原理是将制备材料溶解于适当的溶剂中，通过气雾喷射技术将溶液喷洒到基板上形成薄膜。
该方法具有以下特点：1. 可以制备均匀性较好的薄膜。
2. 适用于大面积薄膜的制备。
3. 可以制备复杂结构的薄膜。
喷雾法的缺点主要在于薄膜的厚度控制较难，且溶液浓度和喷雾条件对薄膜质量有较大影响。
四、离子束溅射法离子束溅射法是一种以物理气相沉积过程为基础的薄膜制备方式，其原理是利用离子束轰击靶材，使靶材表面蒸发形成薄膜。
该方法具有以下特点：1. 薄膜的成分均匀，密度高。
2. 可以制备复杂结构的薄膜。
3. 适用于制备高温材料的薄膜。
离子束溅射法的缺点在于设备成本较高，且只能制备较小面积的薄膜。
五、激光熔化法激光熔化法是一种以激光为能量源的薄膜制备方式，其原理是利用激光对基板上的薄膜进行加热，使薄膜融化后再凝固形成新的薄膜。
薄膜制备技术-溅射法
溅射法的原理
当高能粒子（如惰性气体离子）轰击固体靶材表面时，会使得靶材表面的原子或分 子获得足够的能量，克服与基材之间的引力，从靶材表面溅射出来。
溅射出来的原子或分子在真空中飞行，并沉积在基材表面，形成薄膜。
薄膜制备技术-溅射法
目 录
• 溅射法简介 • 溅射法制备薄膜的工艺流程 • 溅射法制备薄膜的特点与优势 • 溅射法制备薄膜的挑战与解决方案 • 溅射法制备薄膜的发展趋势与展望
01
溅射法简介
溅射法的定义
溅射法是一种物理气相沉积技术，利 用高能粒子轰击固体靶材，使靶材表 面的原子或分子被溅射出来，并在基 材表面沉积形成薄膜。
技术创新与突破
为了进一步提高溅射法制备薄膜的性能和效率，未来将不断涌现技 术创新和突破，推动该领域的技术进步。
智能化与自动化
随着工业4.0和智能制造的兴起，溅射法制备薄膜技术将朝着智能 化与自动化方向发展，实现高效、精准和可靠的薄膜制备。
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溅射法可以用于制备各种金属、半导体、绝缘体 等材料，具有较广的适用范围。
工艺简单
溅射法制备薄膜工艺相对简单，操作方便，适合 于大规模生产。
环境友好
溅射法在制备过程中不需要使用有害气体或液体， 对环境友好。
溅射法制备薄膜的应用领域
电子器件
01
溅射法制备的金属薄膜、半导体薄膜等广泛应用于集成电路、
电子元件等领域。
溅射法中，基材的温度较低，一般在室温至数百摄氏度之间，因此特别适合于在塑 料、玻璃等不耐高温的基材上制备薄膜。
2薄膜制备技术(蒸镀)解析
*实际上在真空蒸发制薄膜时，因为真空室内其它 部位的温度都比蒸发源低得多，蒸发原子或分子 被凝结．因而不存在这种平衡过程。
饱和蒸汽压可以从克劳修斯-克拉珀龙方程导出： dP HV V dT T (Vg Vl ) 式中△H为摩尔汽化热， Vg和Vl分别为气相和液相摩尔体 积，T 为热力学温度。
pi Ni piT
实际混合物或多或少偏离以上理想状态，所以拉乌尔定律 通常还要加一个矫正系数。
在利用蒸发法制备化合物或合金薄膜时，为何常需要考虑薄 膜成分偏离蒸发源成分？ 化合物薄膜成分偏离源物质的原因： （1）蒸发出来的物质蒸气与源物质可能不同； （2）气相分子还可能发生一系列的化合与分解反应。 合金中原子间的结合力小于化合物中原子间的结合力， 因此，合金中各元素的蒸发过程可近似视为各元素相互独立 的蒸发过程，就像纯元素蒸发过程一样。但即使如此，合金 在蒸发和沉积过程中也会产生成分的偏差.
物理气相沉积法制备薄膜的特点：
1、需要使用固态的或者熔融态的物质作为沉积过 程的源物质； 2、源物质经过物理过程而进入环境； 3、需要相对较低的气体压力环境； 4、在低压环境中，其他气体分子对气相分子的散 射作用较小，气体分子运动路径近似为一条直线， 气相分子在衬底上的沉积几率接近100%
§1-1-1真空热蒸镀
A C A p A ( 0) M B B C B p B ( 0) M A
CA、CB是元素的分子量。对于初始成分确定的蒸发源来说， 由上式确定的组元蒸发速率之比将随着时间而发生变化。因 为易于蒸发的组元优先蒸发造成该组元不断贫化，进而造成 该组元蒸发速率的不断下降。
解决办法：
使用足量的物质作为蒸发源，即尽量减小组元成分的相 对变化率； 向蒸发容器内不断地、每次加入少量被蒸发物质，实现 同步蒸发； 加热双蒸发源或多蒸发源，分别控制和调节每个组元的 蒸发速率。如在利用蒸发法沉积Ш-V化合物薄膜的情况 下，可以使用所谓的三温度法，即分别设臵低蒸气压的 Ш族元素和蒸气压较高的V族元素的各自的蒸发温度， 同时调节薄膜沉积时的衬底温度，以获得所需的薄膜成 分与薄膜组织。
薄膜制备技术
薄膜制备技术的发展历程
早期阶段
中期阶段
早期的薄膜制备技术主要包括物理气 相沉积（PVD）和化学气相沉积 （CVD）等，这些技术可以制备出高 质量的薄膜，但过程复杂且成本较高。
随着科技的发展，新的薄膜制备技术 不断涌现，如溶胶-凝胶法、电镀、 化学镀等。这些技术降低了制备成本 ，但薄膜质量相对较低。
利用化学反应，将金属离子在基材表面还原成金 属并沉积成膜。
溶胶-凝胶法
通过溶胶凝胶化反应，将前驱体溶液转化为凝胶 膜，再经热处理得到薄膜。
03
薄膜性能与应用
薄膜的物理性能
光学性能
薄膜的光学性能包括折射率、反 射率、透过率和光谱特性等。这 些性能决定了薄膜在光学系统中 的应用效果，如增透、反射、分
薄膜制备技术
目录
• 引言 • 薄膜制备技术分类 • 薄膜性能与应用 • 薄膜制备技术的挑战与前景
01
引言
薄膜的定义与重要性
定义
薄膜是指在基材表面形成的非常薄的 层，其厚度通常在纳米至微米级别。
重要性
薄膜在许多领域中具有广泛的应用， 如电子器件、光学器件、生物医疗、 能源等，对现代科技的发展起着至关 重要的作用。
抗氧化性
抗氧化性是指薄膜在高温或光照条件下，能够抑制氧化反 应发生的能力。抗氧化性对薄膜的使用寿命和稳定性具有 重要影响。
耐腐蚀性
耐腐蚀性是指薄膜对各种腐蚀性介质的抵抗能力，如盐雾、 酸雨等。在化工、海洋等领域，需要薄膜具有较强的耐腐 蚀性。
薄膜的应用领域
光学领域
电子领域
薄膜在光学领域的应用主要包括眼镜、相 机镜头、太阳能集热器等，用于提高光学 系统的性能和降低光损失。
04
薄膜制备技术的挑战与 前景
薄膜制备总结报告
薄膜制备总结报告一、引言薄膜制备是一种重要的材料加工技术，广泛应用于电子、光学、医疗等领域。
本报告旨在总结薄膜制备的基本原理和常见方法，以及其应用。
二、薄膜制备的基本原理薄膜是指厚度在纳米到微米级别之间的材料层，其制备基于材料表面上吸附分子或离子的物理或化学反应。
这些反应可以通过不同的方法实现，包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶液法和电化学沉积等。
三、常见的薄膜制备方法1. 物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是利用高能量粒子轰击靶材使其释放出原子或分子，并在衬底表面上形成一层薄膜。
该方法包括磁控溅射、电弧离子镀和激光热解等。
2. 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是将一种或多种反应性气体输送到衬底表面上，通过化学反应形成薄膜。
该方法包括低压CVD、大气压CVD和热分解CVD 等。
3. 溶液法溶液法是将溶解了材料的溶液涂覆在衬底表面上，并通过挥发或化学反应形成薄膜。
该方法包括旋涂法、喷雾法和浸渍法等。
4. 电化学沉积电化学沉积是利用电解质中的离子在电场作用下沉积在电极表面形成薄膜。
该方法包括阴极沉积、阳极氧化和电沉积等。
四、应用领域1. 电子领域薄膜制备技术在微电子器件、光伏器件和显示器件中得到广泛应用。
例如，金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和有机发光二极管（OLED）都需要通过薄膜制备技术来实现。
2. 光学领域光学镀膜是一种常见的光学加工技术，可以通过控制不同材料的厚度和折射率来实现对光的反射、透过和吸收。
薄膜制备技术在光学镀膜中发挥着重要作用。
3. 医疗领域生物医学中的诊断和治疗设备需要使用到多种材料，例如生物传感器、人工关节和药物输送系统等。
这些设备中的材料需要具有高度的生物相容性和可控性，薄膜制备技术可以实现对这些材料的精确控制。
五、结论本报告总结了薄膜制备的基本原理和常见方法，并介绍了其在电子、光学和医疗领域中的应用。
随着科技的不断发展，薄膜制备技术将继续得到广泛应用，并为各个领域带来更多新的机遇和挑战。
薄膜物理总结
一．薄膜制备的真空技术基础：薄膜制备方法物理方法：热蒸发法 溅射法 离子镀方法化学方法：电镀方法 化学气相生长法1,气体分子的平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。
21d n πλ= d — 气体分子的有效截面直 2,单位面积上气体分子的通量：气体分子对于单位面积表面的碰撞频率。
3,流导：真空管路中气体的通过能力。
分子流气体：流导C 与压力无关，受管路形状影响，且与气体种类、温度有关。
4,真空泵的抽速: p — 真空泵入口处气体压力Q — 单位时间内通过真空泵入口处气体流量5,真空环境划分：低真空> 102 Pa中真空102 ~ 10-1 Pa高真空10-1 ~ 10-5 Pa超高真空< 10-5 Pa低压化学气相沉积：中、低真空（10~ 100Pa ）;溅射沉积： 中、高真空（10-2 ~ 10Pa ）;真空蒸发沉积： 高真空和超高真空（<10-3 Pa ）;电子显微分析： 高真空;材料表面分析： 超高真空。
6,气体的流动状态:分子流状态：在高真空环境下，气体的分子除了与容器壁外,几乎不发生气体分子间的相互碰撞。
特点：气体分子平均自由程大于气体容器的尺寸或与其相当。
（高真空薄膜蒸发沉积系统、各种材料表面分析仪器）粘滞流状态：当气压较高时，气体分子的平均自由程很短，气体分子间的相互碰撞较为频繁。
粘滞流状态的气体流动模式：层流状态：低流速黏滞流所处的气流状态，即气体宏观运动方向与一组相互平行的流线相一致。
紊流状态：高流速黏滞流所处的气流状态，气体不再能够维持相互平行的层状流动模式，而呈现出一种旋涡式的流动模式。
克努森（Knudsen）准数:分子流状态Kn＜1过渡状态Kn＝1~100粘滞流状态Kn ＞ 1007,旋片式机械真空泵工作原理：玻意耳-马略特定律（PV=C）即：温度一定的情况下，容器的体积和气体压强成反比。
性能参数：理论抽速Sp：单位时间内所排出的气体的体积。
【2024版】微电子工艺之薄膜技术
二、外延掺杂及杂质再分布
3.杂质再分布
再分布：外延层中的杂质向衬底扩散；
衬底中的杂质向外延层扩散。
总杂质浓度分布：各自扩散的共同结果。
①衬底杂质的再分布（图3－21）
初始条件:N2(x,0)=Nsub,x<0; N2(x,0)=0,x>0; 边界条件一：衬底深处杂质浓度均匀，即
当vt» D1t 时，有
N1x,t
Nf 2
erfc
2
x D1t
二、外延掺杂及杂质再分布
当vt»2 D1t 时，有
N1(x,t)≈Nf
③总的杂质分布（图3－24）
N(x,t)=N1(x,t)± N2(x,t) “+”: 同一导电类型；
“－”:相反导电类型；
三、自掺杂（非故意掺杂）
1.定义
N 2 x
x 0
二、外延掺杂及杂质再分布
边Jd界条D件2 二Nx：2 在xx外f 延J层b 表J s面 （h2x=vxfN）2 ,扩x f 散,t 流密度Jd为
解得：
N2x,t
N sub 2
erfc
2
x D2 t
v h2 2h2
v
ex
p
D2
vt
x erfc
2vt x 2 D2t
①当hG» ks，则 NGS≈NG0，V= ks(NT/ NSi) Y，是表面反 应控制。
②当ks» hG，则 NGS ≈0， V= hG(NT/ NSi) Y，是质量转 移控制。
二、外延掺杂及杂质再分布
1. 掺杂原理－以SiH4-H2-PH3为例
薄膜制备技术PVD
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16
（2）对于化合物和合成材料，常用各种蒸发法和热壁法。
1）闪蒸蒸发（瞬间蒸发）：
呈细小颗粒或粉末的薄膜材料，以极小流量逐渐进入高 温蒸发源，使每个颗粒在瞬间全蒸发，成膜，以保证膜的 组分比例与合金相同。
2）多源蒸发： 组成合金薄膜的各元素，各自在单独的蒸发源中加热，蒸 发，并按薄膜材料组分比例成膜。
磁场之作用：
① 等离子束缚在靶表面 ② 电子作旋进运动，使原
子电离机会增加，能量耗 尽后落在阳极，基片温升 低、损伤小
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43
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45
（4）离子束溅射 采用单独的离子源产生用于轰击靶材的离子，原理见下图。
目前已有直径>10cm的宽束离子源用于溅射镀膜。
优点：
轰击离子的能量和 束流密度独立可控， 基片不直接接触等 离子体，有利于控 制膜层质量。
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真空蒸镀主要特点
1、操作方便，沉积参数易于控制； 2、制膜纯度高，可用于薄膜性质研究； 3、可在电镜监测下镀膜，对薄膜生长过程和生长机理进行 研究； 4、膜沉积速率快，可以多块同时蒸镀； 5、沉积温度较高，膜与基片的结合强度不高。
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装置：真空系统、蒸发系统、基片撑架、 挡板、监控系统
✓ 离子束由特制的离子源产生 ✓ 离子源结构复杂，价格昂贵 ✓ 用于分析技术和制取特殊薄膜
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离子束与磁控溅射联合镀膜设备
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2) 气体放电溅射 利用低压气体放电现象，产生等离子体，产生的正离子，
被电场加速为高能粒子，撞击固体（靶）表面进行能量和 动量交换后，将被轰击固体表面的原子或分子溅射出来， 沉积在衬底材料上成膜的过程。
薄膜制备技术溅射法
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二、 三极溅射和四极溅射装置及特性
在低压下，为增加离化率并保证放电自持，方法之一是提供 一个额外的电子源将电子注入到放电系统中，这个独立的电 子源就是热阴极，它通过热离子辐射形式发射电子。
C
BD
n 弧光放电：I增大，V减小
A
n 弧光放电区FG：增加电源功率，电流迅速增加
F E
G
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3.1 溅射基本原理
溅射理论模型：动量理论，也称为级联碰撞理论。入射离子在进 入靶材的过程中与靶材原子发生弹性碰撞，入射离子的一部分动能 会传递给靶材原子，当后者的动能超过由其周围存在的其他靶材原 子所形成的势垒时，这种原子会从晶格阵点被碰出产生离位原子， 并进一步和附近的靶材原子依次反复碰撞，产生所谓的级联碰撞。
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3.2 溅射主要参数
二、溅射粒子的能量和速度
对化合物靶进行溅射时，情况与单元素靶相似。 当入射离子能量在100eV以下时，溅射粒子是构成化合物
的原子，只有当入射离子能量在10keV以上时，溅射粒子
中才较多地出现化合物分子。
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p 对大多数金属来说，溅射阈值在1040eV 范 围 内 ， 相 当 于 升 华 热 的 4-5
倍。
现在是13页\一共有70页\编辑于星期五
3.2 溅射主要参数
一、溅射阈和溅射产额
p 溅射产额又称为溅射率或溅射系数， 表示正离子撞击阴极时，平均每 个正离子能从阴极上打出的原子 数。
p 与入射能量，入射离子种类，溅射 物质种类及入射离子的入射角度有 关。
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分子束外延装置图
分子束外延的衬底温度低，因此降低了界面上热膨胀引入的 晶格失配效应和衬底杂质对外延层的自掺杂扩散影响。 分子束外延是动力学过程，即将入射的中性粒子（原子或分 子）一个一个地堆积在衬底上进行生长，而不是一个热力学 过程，所以它是按照普通热平衡生长方法难以生长的薄膜。 分子束外延的另一显著特点是生长速率低，大约1 m / h ， 相当于每秒生长一个单原子层，因此有利于实现精确控制厚 度、结构与成分和形成陡峭异质结等，特别适于生长超晶格 材料。分子束外延受衬底材料的影响较大，要求外延材料与 衬底材料的晶格结构和原子间距相互匹配，晶格失配率要 ≤7%。 由此可见，分子束外延特别适宜于制作具有复杂剖面的薄外 延层。它已在固体微波器件、光电器件、多层周期结构器件 和单分子层薄膜等方面的研制中得到广泛应用。
（三） 分子束外延
分子束外延（MBE）是新发展起来的外延制 膜方法，也是一种特殊的真空镀膜工艺。它 是在超高真空条件下，将薄膜诸组分元素的 分子束流直接喷到衬底表面，从而在其上形 成外延层的技术。 其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层，且 能够精确控制膜厚、组分和掺杂。
分子束外延装置主要由工作室、分子束喷射炉和 各种监控仪器组成。 分子束外延制膜是将原子一个一个地直接沉积在 衬底上实现外延生成的。分子束外延虽然也是一 个以气体分子论为基础的蒸发过程，但它并不以 蒸发温度为控制参数，而以系统中的四极质谱仪、 原子吸收光谱等现代仪器精密地监控分子束的种 类和强度，从而严格控制生长过程与生长速率。 分子束外延是一个超高真空的物理淀积过程，既 不需要考虑中间化学反应，又不受质量传输的影 响，并且利用快门可对生长和中断进行瞬时控制。 因此，膜的组分和掺杂浓度可随要求的变化作迅 速调整。
1．电阻蒸发源
采用电阻加热要选取适宜的电阻材料，需要满足的 条件包括能够使用到足够高的温度并且在高温下具 有较低的蒸气压，不与被蒸发物质发生化学反应， 无放气现象和其他污染，并具有合适的电阻率。 根据上述这些要求，实际使用的电阻加热材料一般 均是一些难熔金属如W、Mo、Ta等等。用这些金 属做成形状适当的蒸发源，让电流通过，从而产生 热量直接加热蒸发材料。
N g 3.51 10
22
P TM
[个 /(cm s)]
2
粒子在两次碰撞之间所飞行的平均距离称为 蒸发分子的平均自由程。 式中，P是残余气体压强，d是碰撞截面，n 为残余气体分子密度。例如，在的气体压强 下，蒸发分子在残余气体中的大约为50cm， 这与普通真空镀膜室的尺寸不相上下。因此， 可以说在高真空条件下大部分的蒸发分子几 乎不发生碰撞而直接到达基板表面。
3．电弧蒸发源
可以避免加热线或坩埚材料污染，具有加热温度较高的特点， 特别适用于熔点高，并具有一定导电性的难熔金属的蒸发沉 积。而且，这一方法所用的设备比电子束加热装置简单。
在电弧放电中，将待蒸发的材料制成放电电极。在薄膜沉积 时，依靠调节真空室内电极间距的方法来点燃电弧，而瞬间 的高温电弧将使电极端部产生蒸发从而实现薄膜的沉积。控 制电弧的点燃次数就可以沉积出一定厚度的薄膜。 电弧加热方法既可以采用直流加热法，又可以采用交流加热 法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 2nd 2
KT 2Pd 2
（二） 蒸发源的类型
真空蒸发所采用的设备根据其使用目的不同 可能有很大的差别，从最简单的电阻加热蒸 镀装置到极为复杂的分子束外延设备，都属 于真空蒸发沉积的范畴。 在蒸发沉积装置中，最重要的组成部分就是 物质的蒸发源。根据其加热原理可以将其分 为电阻式加热、电子束加热、电弧加热及激 光加热等。
机械泵：凡是 利用机械运动 以获得真空的 泵，因用油来 进行密封，所 以属于有油类 泵。 原理：利用机 械力连续抽气、 压缩排除气体。
吸气、排气循环：
复合分子泵
属于无油类泵，可 以与前级泵构成组 合装置，从而获得 超高真空。 分为牵引泵（阻压 泵）、涡轮分子泵 和复合分子泵。 利用高速旋转的转 子携带气体分子而 获得超高真空。
名 称 U形管压力计 水银压缩真空计 电阻真空计 热偶真空计 热阴极电离真空计 B-A型真空计 潘宁磁控电离计 气体放电管 工作原理 利用大气与真空压差 根据Boyle定律 利用气体分子热传导 测量范围/Pa 105~10-2 103-10-4 104~10-2 10-1~10-6 10-1~10-10 1~10-5 103~1
（二）基片的清洗方法
由于薄膜厚度很薄，基片表面的平整度、 清洁度都会对所生长的薄膜有影响。基 片表面的任何一点污物都会影响薄膜材 料的性能和生长情况。由此可见，基片 的清洗是十分重要的。 基片的清洗方法主要根据薄膜生长方法 和薄膜使用目的选定，因为基片表面状 态严重影响基片上生长出的薄膜结构和 薄膜物理性质。
1．物质的饱和蒸气压
一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸气与固 体或液体的平衡过程中所表现出的压力称为 该物质的饱和蒸气压。 饱和蒸气压p与温度之间的关系，可以用 Clausius-Clapeyron方程式推导，即
dp H dT TV
H为蒸发过程中单位摩尔物质的热焓 其中， 变化，它将随着温度不同而不同； V为相应 过程中物质体积的变化。由于在蒸发时，气 相的体积显著大于相应的固相或液相，因而 V近似地等于气相的体积V。运用理想气体的 状态方程则有：
种 类 机 械 泵 油封机械泵（单级） 油封机械泵（双级） 分子泵 罗茨泵 水银扩散泵 油扩散泵 油喷射泵
原 理
工作压强范围 大气压至1Pa 大气压至10-2Pa 10-1~10-7Pa 103~10-3Pa
利用机械力压缩排除气体
蒸 气 喷 射 泵
靠蒸气喷射的动量把气体 带走
1~10-6Pa
干 式 泵
( pe p h ) 2m RT
3．蒸发物质的平均自由程与碰撞几率
真空室内存在着两种粒子，一种是蒸发物质 的原子或分子，另一种是残余气体分子。 真空蒸发实际上都是在具有一定压强的残余 气体中进行的。显然，这些残余气体分子会 对薄膜的形成过程乃至薄膜的性质产生影响。
由气体分子运动论可求出在热平衡条件下单 位时间通过单位面积的气体分子数 N g 式中P是气体压强（Torr），M是气体的摩尔 质量，T是气体温度（K），N g就是气体分子 对基板的碰撞率。
2．电子束蒸发源
已成为蒸发法中高速沉积高纯物质薄膜的一种主要 的加热方法。电子束加热的原理是基于电子在电场 作用下获得动能轰击阳极的蒸发材料，使蒸发材料 气化而实现镀膜。 电子束蒸发沉积可以做到避免坩埚材料的污染。在 同一蒸发沉积装置中可以安置多个坩埚，这使得人 们可以同时或分别对多种不同的材料进行蒸发。
利用热电子电离残余气体 利用磁场中气体电离与压 强有关的原理 利用气体放电与压强有关 的原理
第三节 物理气相沉积技术(physical vapor deposition 简称PVD )
一、 真空蒸发镀膜 二、 溅射镀膜 三、其它物理气相沉积方法
一、 真空蒸发镀膜
特点：
设备比较简单、操作容易； 制成的薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制； 成膜速率快，效率高，用掩模可以获得清晰图形； 薄膜的生长机理比较单纯。 这种方法的主要缺点是：不容易获得结晶结构的薄 膜；所形成的薄膜在基板上的附着力较小；工艺重 复性不够好等。
4．激光蒸发源
采用高功率的连续或脉冲激光束作为能源进行薄膜 的蒸发沉积的方法被称为激光沉积法。 显然，这种方法也具有加热温度高，可避免坩埚污 染，材料的蒸发速率高，蒸发过程容易控制等特点。 同时，由于在蒸发过程中，高能激光光子将能量直 接转移给被蒸发的原子，因而激光蒸发法的粒子能 量一般显著高于其他的蒸发方法。
溅射离子泵 钛升华泵 吸附泵 冷凝泵 冷凝吸附泵
利用溅射或升华形成吸气、 吸附排除气体
10-2~10-8Pa
利用低温表面对气体进行 物理吸附排除气体
大气压至10-2Pa 10-3~10-10Pa 10-3~10-8Pa
真空测量
测量原理均是利用测定在低气压下与压强有关的某 些物理量，再经变换后确定容器的压强。
真空蒸发镀膜原理
图2.1为真空蒸发镀膜原理示意图。 主要部分有： 真空室，为蒸发过程提供必要的真空环境； 蒸发源或蒸发加热器，放置蒸发材料并对其 进行加热； 基板，用于接收蒸发物质并在其表面形成固 态蒸发薄膜； 基板加热器及测温器等。
真空蒸发镀膜包括以下三个基本过程：
（1）加热蒸发过程，包括由凝聚相转变为气相（固相或液相 →气相）的相变过程。每种蒸发物质在不同温度时有不同的 饱和蒸气压，蒸发化合物时，其组合之间发生反应，其中有 些组成以气态或蒸气进入蒸发空间。 （2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这些粒 子在环境气氛中的飞行过程。飞行过程中与真空室内残余气 体分子发生碰撞的次数，取决于蒸发原子的平均自由程以及 从蒸发源到基片之间的距离，常称源-基距。 （3）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即蒸气凝聚、 成核、核生长、形成连续薄膜。由于基板温度远低于蒸发源 温度，因此沉积物分子在基板表面将发生直接从气相到固相 的相转变过程。
薄膜制备技术
薄膜制备工艺包括：薄膜制备方法的选 择，基体材料的选择及表面处理，薄膜 制备条件的选择，结构、性能与工艺参 数的关系等。
基体的选择与基片的清洗方法
（一）基体的选择 在薄膜制备过程中，基体的选择与其他 制备条件同样重要，有时可能更重要， 基体选择的原则是：
（1）是否容易成核和生长成薄膜； （2）根据不同的应用目的，选择金属 （或合金）、玻璃、陶瓷单晶和塑料等 作基体； （3）薄膜结构与基体材料结构要对应； （4）要使薄膜和基体材料的性能相匹配， 从而减少热应力，不使薄膜脱落； （5）要考虑市场供应情况、价格、形状、 尺寸、表面粗糙度和加工难易程度等。