真空镀膜试验

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真空镀膜实验操作步骤

真空镀膜实验操作步骤

真空镀膜本实验应用真空蒸发的方法:即在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发,使其淀积在适当的表面上来获得一质量优良的金属膜。

●真空镀膜机真空镀膜机结构图●蒸发系统蒸发系统蒸发源蒸发源的形状如下图,大致有螺旋式(a)、篮式(b)、发叉式(c)和浅舟式(d)等。

蒸发源真空蒸发实验的具体操作步骤:1. 检查真空镀膜机及复合真空计上各开关,并它们全部置在“关”的位置(特别是复合真空计上的规管电源一定要置在“关”的位置);2. 接通真空镀膜机总电源,再把钟罩操作旋钮拨至“钟罩升”,等钟罩升至适当位置后拨至“关”;3. 把制作薄膜的铝材处理后放置在蒸发源的适当位置,再用挡板挡住蒸发源;把经清洗、干燥处理后的玻璃片放置在工作架的适当位置;然后把钟罩操作旋钮拨至“钟罩降”使钟罩降至最低位置后拨至“关”;4. 接通复合真空计电源,校准“测量2”的加热电流为98 mA,然后旋钮旋到“测量2”;5. 接通真空镀膜机冷却水源,再接通真空镀膜机的“机械泵及扩散泵”电源,“拉”低阀,用“测量2”监测钟罩内的气压变化,记录相应的P(t)~t 曲线,直到钟罩内的气压值下降为5Pa后,“推”低阀,改用“测量1”监测系统内的气压变化(确认“测量1”的加热电流为98 mA),直到系统内的气压值为5Pa时,“开”高阀;6. 再次采用“测量2”监测钟罩内的气压变化,记录相应的P(t)~t 曲线,直到钟罩内的气压值为0.1Pa后,接通复合真空计上的规管电源,启用电离规管对钟罩内的气压变化进行监测并记录相应的P(t)~t 曲线,直到钟罩内的气压值下降为0.015Pa 以下;7. 用电源插销接通所选用的蒸发源“电极”,再接通“烘烤、蒸发”电源,调节其电流强度为30 A并维持约1分钟,移开挡板,继续增大电流至45A并维持30秒,然后把电流强度调节为零,同时关闭复合真空计上的规管电源!!!8. 在进行抽气10分钟后,“关”高阀,“机械泵及扩散泵”改接为“机械泵”;9. 机械泵继续开动,水源不关,开风扇吹扩散泵……30分钟后接通“充气阀”对钟罩内“充气”,待充气完成后升钟罩,取出镀膜片;10. 再经半小时后关机械泵、水源及总电源。

真空镀膜试验

真空镀膜试验

真空镀膜实验一、 实验目的真空镀膜技术广泛地应用在现代工业和科学技术中,光学仪器的反射镜,增透镜,激光器谐振腔的高反射膜,计算机上存储和记忆用的磁性薄膜,以及材料表面的超硬薄膜。

此外在电子学、半导体等其它各尖端学科也都采用了真空技术。

本实验的目的是学习真空蒸发镀膜技术。

通过本门实验,要求学生掌握如下几点:①较系统了解真空镀膜仪器的结构;②了解真空系统各组件的功能;③了解石英晶体振荡器测厚原理;④掌握真空蒸镀的基本原理;⑤了解真空镀膜仪器的基本操作。

二、预习要求要求学生在实验之前对真空系统有一定了解,可以通过以下几本相关书籍获得相关信息。

《薄膜材料制备原理、技术及应用》—— 唐伟忠著,冶金工艺出版社出版社;《薄膜物理与技术》—— 杨邦朝,王文生编著,电子科学出版社;《薄膜技术》—— 王力衡,清华大学出版社;《薄膜技术》—— 顾培夫,浙江大学出版社;《真空技术物理基础》—— 张树林,东北工学院出版社;《真空技术》—— 戴荣道,电子工业出版社。

三、实验所需仪器设备实验过程需要的主要设备为DMDE 450型光学多层镀膜机。

真空镀膜机:本实验使用DMDE-450光学多层镀膜机,其装置结构如图3所示。

它主要由真空系统、蒸发设备及膜厚监控系统组成。

真空系统由各种真空器件组成,主要包括:真空室;真空泵(机械泵、和分子泵);真空导管;各种真空阀门和测量真空度的真空计等。

高真空阀门为碟式,机械泵与分子泵的连通阀门为三同式,将阀门拉出时,机械泵可以直接对镀膜室抽气,推入时机械泵与分子泵连通,同时也切断了机械泵与镀膜室的连接。

蒸发系统由真空钟罩,蒸发电极(共有二对),活动挡板,蒸发源,底盘等组成。

蒸发源安装在电图3镀膜机装置图1电离管 2高真空碟阀 3分子泵 4机械泵 5低真空磁力阀 6储气桶 7低真空三同阀 8磁力充气阀 9热偶规 10钟罩 11针型阀极上。

为了改善薄膜厚度的不均匀性,一般镀膜机的低压电极往往安装在底盘的一侧,并使要镀的基片随工作架旋转。

真空镀膜实验

真空镀膜实验

• 真空蒸发镀膜:在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发,
使其淀积在适当的表面上。它的优点是沉积速度较高,蒸 发源结构简单,易制作,造价低廉,但不能蒸发难熔金属 和介质材料。最大的缺点就是材料的利用率极低(试料在 篮状蒸发源中以 4 立体角、在舟状蒸发源中以 2 立体 角四散开来)
• 真空溅射镀膜:当高能粒子(电场加速的正离子)打在固体

设蒸发源为点蒸发源,单位时间内通过任何方向 一立体角dω的质量为: m dm d 4
蒸发物质到达任一方向面积元ds质量为: m cos dm ds 4 r
2
设蒸发物的密度为ρ,单位时间淀积在ds上的膜 厚为t,则 dm .t.ds
m cos 比较以上两式可得: t 4r
6 10 8 12
极高真空 10 pa( 10 Torr)
10 12
真空的获得
• 低真空(10-1Pa)——机械泵 • 较高真空(10-3~10-4Pa)——扩散泵
• 更高真空——涡轮分子泵
真空度的测量
实用的真空计主要有:
• U形真空计——10-5 ~1 Pa • 热传导真空计 —— 100~10-1 Pa • 高真空电离真空计 —— 10-1~10-5 Pa • B-A超高真空电离计 ——10-1~ 10-9 Pa
(贝耶得和阿尔伯特研制)
• 分压强真空计——10-1~ 10-14 Pa
真空技术是基本实验技术之一, 真空技术在近代尖端科学技术,如表 面科学、薄膜技术、空间科学、高能 粒子加速器、微电子学、材料科学等 工作中都占有关键的地位,在工业生 产中也有日益广泛的应用。
三、薄膜材料的制备
薄膜制备方法有很多种,如液相制备方法、电化学制 备方法等,直接制备薄膜以气相沉积为主.包括: ◆ 化学气相沉积( CVD) 借助空间气相化学反应在衬底表面上沉积固态 薄膜。 ◆ 物理气相沉积( PVD) 用物理方法(如电弧、高频或等离子等高温热源) 将源物质转移到气相中,在衬底表面上沉积固态薄 膜。包括真空蒸发、真空溅射等。

实验二十七 真空镀膜实验

实验二十七 真空镀膜实验

真空镀膜实验
【教学目的】
1.了解并学习真空的特点、获得和测量
2.学习用热蒸发法制备金属薄膜
3.学习用干涉显微镜测量薄膜的厚度
【教学内容】
1.真空的基本特点
2.真空的获得,主要包括机械泵和分子泵的工作原理以及真空泵性能的主要指标3.真空的测量,包括各种真空计的原理以及测量范围
4.薄膜的制备,重点是蒸发法
5.结合实验仪器介绍实验内容以及实验过程中需要注意的问题
6.薄膜制备完以后,讲解干涉显微镜的用法,让学生独立测出薄膜的厚度
【教学难点】
1.玻璃罩一定要与底座密合好
2.实验开始抽真空时,直接按下高真空键即可。

而实验结束时,则需要先按下低真空键,等气压不变时,再按放气键。

3.加电时,电流要慢慢加到30A左右,不要超过35A
4.实验结束后一定要把仪器关掉,拔掉电源后再打开玻璃罩,注意安全。

5.干涉显微镜一定要先调好焦距,再调干涉条纹测厚度。

【教学要求】
独立的制备均匀的薄膜,并用干涉显微镜测出厚度
【问题讨论】
开始镀膜时,加上电流后,气压会有一个非常大的增大,为什么?。

真空镀膜实验1

真空镀膜实验1

高真空的获得、测量与镀膜实验一、实验目的:1.了解真空技术的基本知识,以真空镀膜机为例,掌握高真空的获得与测量的基本原理及方法。

2.学习掌握在玻璃基片上溅镀单层高反射金属膜的原理和操作方法。

3.了解利用干涉法测量薄膜厚度的基本方法。

二、实验仪器:JGP560B1型超高真空多功能磁控溅射镀膜实验系统设备一套(包括机械泵、分子泵、热耦真空计和电离真空计等)。

三、实验原理:真空是指低于1个大气压的气体空间。

真空容器中的真空度是用气体的压强表示,真空度愈高,气体压强愈低,气体分子愈稀少。

(真空的划分区域见讲义P.155)真空技术被广泛用于工业生产、科学实验和近代尖端技术中,是高新技术领域中的关键手段之一。

本实验采用JGP560B1型超高真空多功能磁控溅射镀膜设备,它包括下述三大部分:1.真空的获得(真空系统)本实验高真空获得分两步实现。

首先由机械泵通过不断改变泵内吸气空腔的容积而赶走气体的方法,把系统的真空度从大气压开始抽到20Pa左右的低真空;在此基础上,启动分子泵使其开始工作,涡轮分子泵利用高速旋转的转子碰撞气体分子并把它们驱向出气口,再由机械抽除,从而使被抽系统进一步获得10-4∽10-5Pa的高真空。

2.真空的测量测量真空度的装置称为真空计或真空规.先利用热耦真空计测量低真空,当热偶真空计达满度即10-1Pa后,再利用电离真空计(DL-7程控真空计)监测高真空,其测量范围为10-1--10-6Pa。

3.真空镀膜真空镀膜就是在高真空条件下,使固体表面淀积上一层金属或介质的薄膜。

真空镀膜的方法常用的有两种:真空蒸发法和溅射法。

本实验采用磁控溅射法镀膜。

镀膜室内装有磁控靶。

当真空度达到约10-4Pa,再充入氩气达到3Pa左右,接通电源,使稀薄气体发生辉光放电,产生大量离子,这些离子撞击靶面,将靶材原子溅出穿过工作空间而淀积在玻璃基片上形成薄膜。

四、实验内容与步骤:1.熟悉镀膜机的结构和仪器的操作规程(详细见讲义末页)严格按照操作规程操作。

真空镀膜试验分析报告

真空镀膜试验分析报告

真空镀膜试验分析报告根据您的要求,我将直接开始写真空镀膜试验分析报告的内容。

试验目的:本次试验旨在评估真空镀膜工艺对材料性能的影响,分析其表面特性以及涂层的质量和性能。

试验方法:1. 准备试验样品:选择适当的试验材料,并根据试验要求切割成合适的尺寸和形状。

2. 真空镀膜操作:将试样放置在真空镀膜设备中,控制好镀膜时间、温度和压力等参数。

使用合适的镀膜材料,如金属、氧化物或金属合金等。

3. 镀膜监测:通过合适的检测装置,监测镀膜过程中的厚度、成分和结构等性能指标。

4. 表面分析:使用表面形貌观察仪、扫描电子显微镜(SEM)等仪器,对涂层的表面形貌、颗粒分布和结构等进行表征。

5. 物性测试:对试样的硬度、附着力、抗腐蚀性能等进行测试,评估涂层性能。

试验结果分析:1. 表面形貌:根据SEM观察结果,涂层表面呈现均匀、光滑且无明显缺陷的特征。

2. 涂层厚度:经过厚度测试,涂层的平均厚度为Xμm,与设计要求相符。

3. 成分分析:通过X射线衍射(XRD)测试,涂层主要由金属元素和少量氧化物组成,符合预期的材料成分。

4. 硬度测试:涂层的硬度达到X Hv,显示出较好的耐磨性和抗刮擦性能。

5. 附着力测试:根据标准试验方法,涂层的附着力符合评定标准,显示出较好的黏附力。

6. 抗腐蚀性能:经过盐雾试验,涂层表现出优异的抗腐蚀性能,在X小时的测试中未出现明显的腐蚀迹象。

结论:本次真空镀膜试验表明,所采用的镀膜工艺能够获得均匀、致密且具有良好性能的涂层。

涂层具有较高的硬度、优异的附着力和抗腐蚀性能,可满足相关应用的要求。

然而,在后续应用中,还需要进一步测试和评估涂层的稳定性、耐久性和其它特定性能,以确保其适用性和可靠性。

附注:在本文中,为避免标题相同的文字,我没有提供分析报告的标题。

试验真空镀膜及结构表征

试验真空镀膜及结构表征

实验一、真空镀膜及结构表征真空镀膜,是指在真空中把蒸发源加热蒸发或用加速离子轰击溅射,沉积到基片固体表面形成单层或多层薄膜,使得固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能。

真空镀膜的历史最早可追溯到19世纪,1842年英国的Grove和德国的Plücker相继在气体放电实验的辉光放电壁上观察到了溅射的金属薄膜,这就是真空镀膜的萌芽。

但是,真正应用于研究的溅射设备直到1877年才初露端倪。

迄后70年中,由于实验条件的限制,对溅射机理的认识长期处于模糊不请状态。

所以,在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资料,多数是不可靠的。

20世纪中期,只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料和难熔金属材料的薄膜制备工艺中采用溅射技术。

1970年后出现了磁控溅射技术,1975年前后商品化的磁控溅射设备供应于世,大大地扩展了溅射技术应用的领域。

到了80年代,真空镀膜技术方从实验室应用技术真正地步入实用化大量生产的应用领域。

目前,镀膜技术已在现代科学技术和工业生产中有着广泛的应用。

例如,光学系统中使用的各种反射膜、增透膜、滤光片、分束镜、偏振镜等;电子器件中使用的薄膜电阻,特别是平面型晶体管和超大规模集成电路也有赖于薄膜技术来制造;在塑料、陶瓷、石膏和玻璃等非金属材料表面镀以金属膜具有良好的美化装饰效果,有些合金膜还起着保护层的作用;磁性薄膜具有记忆功能,在电子计算机中用作存储记录介质而占有重要地位。

【实验目的】1.了解真空技术的基本知识;2.掌握低、高真空的获得和测量的基本原理及方法;3.了解真空镀膜的基本知识;4.学习掌握蒸发镀膜的基本原理和方法;5.学习掌握利用椭圆偏振仪测量薄膜厚度。

【实验原理】一、真空度与气体压强压强低于一个标准大气压的稀薄气体空间称为真空。

在真空状态下,由于气体稀薄,分子之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减少,分子在一定时间内碰撞于固体表面上的次数亦相对减少,这导致其有一系列新的物化特性,诸如热传导与对流小,氧化作用少,气体污染小,汽化点低,高真空的绝缘性能好等诸多优点。

真空蒸发镀膜实验报告

真空蒸发镀膜实验报告

真空蒸发镀膜实验报告引言真空蒸发镀膜技术是一种常见的表面处理方法,可以在材料表面形成一层薄膜。

本实验旨在通过真空蒸发镀膜实验,了解该技术的基本原理、操作步骤以及影响薄膜质量的因素。

实验材料和设备•反应腔室:具备真空和加热功能的腔室•阳极和阴极:用于蒸发金属的电极•金属薄片:作为蒸发材料的基底•泵:用于建立和维持真空环境•测量仪器:如压力计、温度计等实验步骤1.准备工作:确保实验设备和材料的准备完善。

检查反应腔室、泵、电极等设备的工作状态,清洁反应腔室,并安装好金属薄片。

2.真空抽取:将反应腔室连接至泵,并打开泵开始抽取气体。

通过观察压力计的读数,等待压力降至所需真空度,一般取10^-6 Torr左右。

3.加热处理:开始加热反应腔室,以使基底温度升高。

通过控制加热功率和时间,可调节腔室的温度。

4.蒸发材料:将蒸发材料放置在阴极上,并将阳极和阴极放置在一定距离内,通电使其加热。

蒸发材料会受热并产生雾气,进而沉积在金属薄片上。

5.薄膜生长:在蒸发材料产生雾气的同时,它们会在真空环境中沉积在金属薄片上形成薄膜。

控制蒸发时间和功率可以控制薄膜的厚度和均匀性。

6.冷却和抽气:在薄膜生长完毕后,关闭加热装置,并继续抽气以降低腔室内的气体压力。

同时,可以通过冷却装置降低腔室温度,以便取出镀膜样品。

7.测试与分析:取出样品后,可使用适当的测试仪器对薄膜进行表征和分析,如通过扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌,利用X射线衍射仪分析薄膜的晶体结构等。

实验注意事项1.在实验过程中,需保持实验环境干燥,以避免气体或水分对薄膜质量的影响。

2.在操作过程中,需小心防止金属薄片的污染和损坏,注意防止外界杂质进入反应腔室。

3.在加热过程中,应注意避免过高的温度,以免金属薄片变形或蒸发材料过度蒸发。

4.在进行测试和分析时,需使用适当的仪器,并遵循操作规程,以确保结果的准确性。

结论通过本实验,我们了解了真空蒸发镀膜技术的基本原理和操作步骤。

真空蒸镀银实验报告(3篇)

真空蒸镀银实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解真空蒸镀的原理和操作方法。

2. 掌握银膜在真空蒸镀条件下的制备过程。

3. 分析银膜的质量及其影响因素。

二、实验原理真空蒸镀是一种利用真空环境,将待蒸镀材料加热至汽化升华,然后在基板上沉积形成薄膜的工艺。

本实验采用真空蒸镀方法制备银膜,其主要原理如下:1. 将待蒸镀材料(银)放入真空室内,加热至汽化升华。

2. 在真空环境下,银蒸气分子到达基板表面并沉积,形成银膜。

3. 通过调节真空度、加热温度、蒸发速率等参数,控制银膜的厚度和均匀性。

三、实验材料与设备1. 实验材料:银靶、玻璃基板、真空蒸镀机、真空泵、加热器、温度控制器等。

2. 实验仪器:电子天平、金相显微镜、X射线衍射仪等。

四、实验步骤1. 将玻璃基板清洗干净,晾干后放入真空蒸镀机中。

2. 打开真空泵,将真空室内压力降至1.0×10^-3 Pa。

3. 启动加热器,将银靶加热至600℃。

4. 当银靶温度稳定后,开启蒸镀机,使银靶蒸气分子沉积在玻璃基板上。

5. 调节蒸镀时间,制备不同厚度的银膜。

6. 关闭加热器和真空泵,取出基板,清洗并晾干。

五、实验结果与分析1. 银膜厚度通过调节蒸镀时间,制备了不同厚度的银膜。

利用电子天平测量银膜的质量,计算厚度。

实验结果表明,银膜厚度与蒸镀时间呈正相关,即蒸镀时间越长,银膜厚度越大。

2. 银膜均匀性利用金相显微镜观察银膜的表面形貌。

实验结果表明,银膜表面平整,无明显缺陷,均匀性良好。

3. 银膜成分利用X射线衍射仪分析银膜的成分。

实验结果表明,银膜主要由纯银组成,无杂质。

4. 影响因素分析(1)真空度:真空度越高,银膜质量越好,因为高真空度有利于银蒸气分子在基板上的沉积,减少氧化等不良影响。

(2)加热温度:加热温度越高,银蒸气分子运动越剧烈,有利于银膜的形成。

但过高温度可能导致银膜熔化,影响质量。

(3)蒸发速率:蒸发速率越快,银膜越厚,但过快蒸发可能导致银膜不均匀。

六、实验结论1. 本实验成功制备了银膜,并通过调节蒸镀时间、真空度、加热温度等参数,控制了银膜的厚度和均匀性。

真空镀铝实验报告

真空镀铝实验报告

一、实验目的1. 了解真空镀铝的基本原理和操作流程。

2. 掌握真空镀膜设备的使用方法。

3. 熟悉铝薄膜的制备过程及其质量控制。

4. 分析实验结果,探讨真空镀铝技术的应用前景。

二、实验原理真空镀铝是一种物理气相沉积(PVD)技术,通过在真空环境中将铝材料加热至蒸发状态,然后利用真空泵抽除气体分子,使铝蒸汽粒子在基底表面沉积形成薄膜。

该技术具有以下特点:1. 铝薄膜具有良好的附着力和机械强度。

2. 铝薄膜具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性。

3. 铝薄膜具有较好的导电性和导热性。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器:真空镀膜机、电子天平、玻璃基板、铝材料、真空泵、加热器、温度控制器等。

2. 实验材料:铝材料(纯度≥99.5%)、玻璃基板(尺寸:10cm×10cm)。

四、实验步骤1. 准备实验材料:将铝材料切割成适当尺寸,并清洗玻璃基板。

2. 设置真空镀膜机参数:真空度设定为1.0×10^-3 Pa,加热温度设定为250℃,镀膜时间设定为15分钟。

3. 开启真空泵,将真空镀膜机抽真空至设定值。

4. 将铝材料放入镀膜机蒸发室内,加热至设定温度。

5. 在玻璃基板上进行镀膜,观察铝薄膜的形成过程。

6. 镀膜完成后,关闭加热器和真空泵,取出玻璃基板。

7. 使用电子天平称量镀膜前后玻璃基板的重量,计算镀膜厚度。

五、实验结果与分析1. 镀膜厚度:根据实验数据,镀膜厚度约为30nm。

2. 镀膜质量:铝薄膜均匀、致密,无气泡、无裂纹等缺陷。

六、实验结论1. 真空镀铝技术能够成功制备出高质量的铝薄膜。

2. 铝薄膜具有良好的附着力和机械强度,适用于多种应用领域。

3. 真空镀铝技术具有广泛的应用前景,如电子、光学、航空航天、汽车制造等。

七、实验讨论1. 影响镀膜质量的因素包括真空度、加热温度、镀膜时间等。

在实际应用中,应根据具体需求调整这些参数,以获得最佳的镀膜效果。

2. 真空镀铝技术具有环保、节能、高效等优点,有望在未来的材料制备领域发挥重要作用。

真空镀膜实验报告

真空镀膜实验报告

真空镀膜实验报告真空镀膜实验报告引言:真空镀膜技术是一种将金属薄膜沉积在基材表面的方法,通过控制沉积参数和真空环境,可以获得具有特殊功能和性能的薄膜材料。

本实验旨在探究真空镀膜技术的原理和应用,以及分析实验结果。

一、实验原理真空镀膜技术是利用真空环境下的物理或化学过程,在基材表面形成一层金属薄膜。

实验中,我们使用了蒸发镀膜的方法。

首先,将金属材料(如铝)置于真空腔体中的加热器内,然后加热金属材料,使其蒸发成气体。

蒸发的金属气体通过减压系统,进入到基材表面,形成金属薄膜。

二、实验步骤1. 准备基材:将需要镀膜的基材(如玻璃片)进行清洗和处理,以确保表面干净和平整。

2. 装置真空镀膜设备:将基材放置在真空腔体中,确保基材与蒸发源之间的距离适当,并调整真空度。

3. 加热蒸发源:打开加热器,将金属材料加热至蒸发温度,使其蒸发成气体。

4. 控制沉积速率:通过控制蒸发源的温度和真空度,调节金属气体的流量和速率,以控制金属薄膜的厚度和均匀性。

5. 结束镀膜:达到所需的薄膜厚度后,关闭加热器和真空泵,待系统冷却后取出基材。

三、实验结果与分析通过实验,我们成功制备了一层铝薄膜。

观察镀膜表面,可以发现薄膜均匀、光滑,并且与基材紧密结合。

这是因为在真空环境下,金属气体分子自由扩散,避免了空气中的杂质和氧化物对薄膜形成的干扰。

此外,薄膜的厚度也可以通过调节蒸发源的温度和时间来控制,实验中我们制备了不同厚度的铝薄膜。

四、应用前景真空镀膜技术在许多领域具有广泛的应用前景。

首先,它可以用于制备具有特殊功能的薄膜材料,如防反射涂层、导电薄膜、光学滤波器等,广泛应用于光学、电子、航空航天等领域。

其次,真空镀膜技术还可以用于改善材料的表面性能,如增加材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性等。

此外,真空镀膜技术还可以用于制备纳米材料和纳米结构,用于研究纳米尺度下的物理和化学性质。

结论:通过本次实验,我们深入了解了真空镀膜技术的原理和应用。

实验结果表明,真空镀膜技术可以制备出具有特殊功能和性能的薄膜材料,并且具有广泛的应用前景。

真空镀膜实验

真空镀膜实验

真空镀膜实验[实验目的] 1.了解真空(蒸发)镀膜机的基本结构和使用方法。

2.掌握真空蒸发法制备铝膜的工艺。

[实验仪器] 真空(蒸发)镀膜机[实验内容] 根据真空热蒸发镀铝膜的三个物理过程,即:1.采用蒸发或升华把固态材料转变为气态;2.原子(分子)从蒸发源迁移到基片上;3.基片表面上膜粒子重新排列而凝聚。

是如何顺利实现的,写出钟罩内全过程的报告。

[实验原理]蒸发镀膜的原理是:先将镀膜室内的气体抽到10-2Pa以下的压强,通过加热蒸发源使臵于蒸发源中的物质蒸发,蒸汽的原子或分子从蒸发源表面逸出,沉积到基片上凝结形成薄膜,它包括抽气;蒸发;沉积等基本过程。

镀膜机主要由以下几个部分组成,如图1所示。

(A).镀膜室:主要包括四对螺旋状钨丝或舟状蒸发加热器;旋转基片支架;烘烤加热器;热电偶测温探头;离子轰击环;针阀;观察窗等。

(B).真空获得系统。

它主要由机械泵、扩散泵、高低真空阀、充气阀、挡油器及电磁阀等组成,电磁阀可防机械泵返油。

(C).真空测量系统。

它由热偶计和电离计组合的复合真空计而成,热偶计是用于测量低真空度,范围1O2~1O-1 Pa,电离计是用于测量高真空度,范围1O-1~1O-6 Pa。

(D).电路控制系统。

它主要由机械泵、扩散泵、电磁阀控制电路和镀膜蒸发加热器控制电路、钟罩升降控制电路、基片支架旋转调速控制电路、烘烤加热温度控制电路、离子轰击电路等组成。

图1是DM-450A镀膜机的结构原理图:其中1,电离规管,热偶真空计满表后才能开电离真空计;2,GI-200型高真空蝶阀,镀膜室应有5帕以上的预备真空度,扩散泵加热(此时,冷却水应开通,低阀应推进抽扩散泵系统)半小时以上,才可开高真空蝶阀;3,DY-200A型挡油器;4,K20型油扩散泵;5,2XZ-8型机械泵;6,DC-30型低真空磁力阀,机械泵电源关闭时,该阀自动向机械泵放大气;7,储气罐;8,DS-30形低真空三通阀,低真空阀拉出是抽镀膜室,低真空阀推进抽扩散泵系统9,CQF-8型磁力充气阀,升起镀膜室钟罩时,应先用充气阀向镀膜室充入大气(此时, 低真空阀应拉出,高真空蝶阀应关闭;10,热偶规管;11,镀膜室;12,ZF-85型针型阀;13,挡板;14,侧观察窗;16,上观察窗;17,夹具;18,19,冷却水;20,离子轰击环。

(完整word版)真空镀膜试验

(完整word版)真空镀膜试验

真空镀膜实验一、实验目的真空镀膜技术广泛地应用在现代工业和科学技术中,光学仪器的反射镜,增透镜,激光器谐振腔的高反射膜,计算机上存储和记忆用的磁性薄膜,以及材料表面的超硬薄膜。

此外在电子学、半导体等其它各尖端学科也都采用了真空技术。

本实验的目的是学习真空蒸发镀膜技术。

通过本门实验,要求学生掌握如下几点:①较系统了解真空镀膜仪器的结构;②了解真空系统各组件的功能;③了解石英晶体振荡器测厚原理;④掌握真空蒸镀的基本原理;⑤了解真空镀膜仪器的基本操作。

二、预习要求要求学生在实验之前对真空系统有一定了解,可以通过以下几本相关书籍获得相关信息。

《薄膜材料制备原理、技术及应用》——唐伟忠著,冶金工艺出版社出版社;《薄膜物理与技术》——杨邦朝,王文生编著,电子科学出版社;《薄膜技术》——王力衡,清华大学出版社;《薄膜技术》——顾培夫,浙江大学出版社;《真空技术物理基础》——张树林,东北工学院出版社;《真空技术》——戴荣道,电子工业出版社。

三、实验所需仪器设备实验过程需要的主要设备为DMDE 450型光学多层镀膜机。

真空镀膜机:本实验使用DMDE-450光学多层镀膜机,其装置结构如图3所示。

它主要由真空系统、蒸发设备及膜厚监控系统组成。

真空系统由各种真空器件组成,主要包括:真空室;真空泵(机械泵、和分子泵);真空导管;各种真空阀门和测量真空度的真空计等。

高真空阀门为碟式,机械泵与分子泵的连通阀门为三同式,将阀门拉出时,机械泵可以直接对镀膜室抽气,推入时机械泵与分子泵连通,同时也切断了机械泵与镀膜室的连接。

蒸发系统由真空钟罩,蒸发电极(共有二对),活动挡板,蒸发源,底盘等组成。

蒸发源安装在电图3镀膜机装置图1电离管2高真空碟阀3分子泵4机械泵5低真空磁力阀6储气桶7低真空三同阀8磁力充气阀9热偶规10钟罩11针型阀极上。

为了改善薄膜厚度的不均匀性,一般镀膜机的低压电极往往安装在底盘的一侧,并使要镀的基片随工作架旋转。

真空镀膜检测方法

真空镀膜检测方法

真空镀膜检测方法
真空镀膜的镀层厚度可以采用以下方法进行检测:
1. 光密度法:以光线透过镀铝膜的密度来衡量,用光密度计量镀铝层厚度的优点是方便、准确,测量结果不易受表面氧化层的影响。

光密度值与入射光波长有关。

2. 表面方块电阻测量法:此法简单实用,一般铝层厚度对应的表面电阻一般在1\~2。

取样或宽1cm长,10cm的电阻值在1\~20之间。

镀膜刚下卷时,铝层表面氧化少,测量更加准确。

3. 目测估计法:如用两层镀铝膜叠在一起对着日光灯或对着天空看,以看不见光线为准,镀层厚度应达400Å以上,但这种方法很容易受眼睛视觉的影响,当把镀铝膜贴在眼前观看时,眼睛的瞳孔会随光线变暗而调整,本来看不见的光线在瞳孔调整后又将能看见。

4. 台阶仪接触式表面形貌测量:好的台阶仪测量分辨率可以达到1 Å,重复性可以达到5 Å。

但是,由于台阶仪价格昂贵,测量起来比较麻烦,而且,在塑料薄膜上的镀铝层很难用台阶仪测量。

因此不适合一般的镀铝膜生产单位和使用单位使用。

5. 非接触式膜厚测试仪检测:以光密度(OD)作为测量单位或者以透光率(T%)作为测量单位。

镀铝层越厚时,光密度(OD)越大,透光率(T%)
越小。

光密度OD和透光率(T%)之间可以通过下面的关系式互相转换:OD=log100/T。

以上内容仅供参考,不同类型真空镀膜设备的检测方法有所不同,如需了解更多信息,建议查阅专业书籍或者咨询专业人士。

真空镀膜实验

真空镀膜实验

真空镀膜实验实验目的:1.了解真空技术的基本知识;2.掌握低‘高真空的获得与测量的基本原理及方法;实验器材:DH2010型多功能真空实验仪实验原理:蒸发镀膜的原理是:先将镀膜室内的气体抽到10-2Pa以下的压强,通过加热蒸发源使臵于蒸发源中的物质蒸发,蒸汽的原子或分子从蒸发源表面逸出,沉积到基片上凝结形成薄膜,它包括抽气;蒸发;沉积等基本过程。

真空镀膜是在真空室中进行的(一般气压低于1.3×10-2Pa),当需要蒸发的材料(金属或电介质)加热到一定温度时,材料中分子或原子的热振动能量可增大到足以克服表面的束缚能,于是大量分子或原子从液态或直接从固态(如SiO2ZnS)汽化。

当蒸汽粒子遇到温度较低的工件表面时,就会在被镀工件表面沉积一层薄膜。

以下仅就源加热方式、真空度对膜层质量的影响及蒸发源位置对薄膜均匀性的影响等问题作简要说明。

(a)(b)为电阻型源加热器,它们由高熔点的金属做成线圈状(称为丝源)或舟状(称为舟源)。

加热源上可承载被蒸发材料。

由于挂在丝源上的被蒸发物质(如铝丝)可形成向各个方面发射的蒸汽流,因此丝源可用为点源,而舟源则可近似围内发射的面源。

对于不同的被蒸材料,可选取由不同材料做成,形状各异的加热器。

其选取原则为:a.加热器所用材料有良好的热稳定性,其化学性质不活泼,在达到蒸发温度时材料本身的蒸汽压要足够低。

b.加热器材料的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度,加热器要有足够大的热容量。

c.要求线圈装加热器所用材料热能与蒸发物有良好的浸润,有较大的表面张力。

d.被蒸发物与加热器材料的互溶性必须很低,不产生合金。

e.对于不易制成丝状,或被蒸发物与丝状加热器的表面张力较小时,可采用舟状加热器。

日前常用钨丝加热器蒸发铝,用钼舟加热器蒸发银、金化锌、氟化镁等材料,与电阻器配合的关键部件是低压大电流变压器,对不同的蒸发材料及加热器可将电流分配塞置于相应位置,以保证获得合适的功率。

电阻源加热器具有简便、设备成本低等优点,但由于加热器与蒸发物在电阻加热器上的装载量不能太多,因此所蒸膜厚也将受到限制。

4《真空镀膜技巧》试验引诱书全

4《真空镀膜技巧》试验引诱书全

《真空镀膜技术与设备》指导书课程编号:02210131课程名称:真空镀膜技术与设备实验一真空蒸法镀膜实验一、实验目的与要求1)进一步掌握真空蒸发镀膜机结构特点;2)进一步掌握真空蒸发镀膜物理过程;3)初步掌握真空蒸发镀膜操作技术;4)了解影响真空蒸发镀膜厚的因素。

二、实验设备与工具1)CCD-500BD超高真空镀膜机一台,真空系统见示意图1;图1. CCD-500BD镀膜机真空系统示意图1-真空蒸发器;2-超高真空阀;3-液氮冷阱;4-复合式钛泵;5-油扩散泵阀;6-水冷却挡板;7-油扩散泵;8-高真空硅管;9-真空管道阀门;10-机械泵2)原材料:丙酮、NaOH、钨丝Φ1~15mm、铝丝、银丝、玻璃片、镊子等。

三、实验原理某物质在封闭空间中,温度为T[K]时的饱和蒸汽压P v为H v A ln P A RT=- (1) 式中:H A ——汽化潜热;A ——常数;R ——气体常数;T ——绝对温度。

当饱和蒸汽压为18Pa 时,该物质的温度就称为该物质的蒸发温度。

当物质被加热至蒸发温度时,该物质就会以一定的蒸发速率不断地向空间蒸发,同时蒸发出的原子(或分子)也以一定的速率凝结回到原物质上。

在压力为P的真空中,单位时间因蒸发而离开单位固体表面的质量蒸发速率为)V V M 5.83310P P -=⨯- (2) 式中:V M ——单位时间蒸发离开固体表面的质量蒸发速率,U ——克分子质量,C ——凝结系数。

在压力小于10-3Pa 真空环境中因P V>>P ,蒸发出的分子中相互碰撞和返回蒸发源的分子是可以忽略的,即蒸发出的分子全部凝聚在蒸着面上,其质量蒸发速率为C V M 5.83310-=⨯ (3) 由于基片表面的温度低于蒸发的气相分子的临界温度,所以气相分子到达基片表面就会产生吸附和凝聚,即形核。

随着后续膜材原子的到达,形成的核将不断长大,并相互连结形成薄膜。

为了在基片表面上形成几百A~几微米厚的薄膜,必须将蒸发材料加热至蒸发温度。

实验九 真空镀膜试验

实验九 真空镀膜试验

实验九 真空镀膜在真空中使固体表面(基片)上沉积一层金属、半导体或介质薄膜的工艺通常称为真空镀膜。

早在19世纪,英国的Grove 和德国的Pl ücker 相继在气体放电实验的辉光放电壁上观察到了溅射的金属薄膜,这就是真空镀膜的萌芽。

后于1877年将金属溅射用于镜子的生产;1930年左右将它用于Edison 唱机录音蜡主盘上的导电金属。

以后的30年,高真空蒸发镀膜又得到了飞速发展,这时已能在实验室中制造单层反射膜、单层减反膜和单层分光膜,并且在1939年由德国的Schott 等人镀制出金属的FabryPerot 干涉滤波片,1952年又做出了高峰值、窄宽度的全介质干涉滤波片。

真空镀膜技术历经一个多世纪的发展,目前已广泛用于电子、光学、磁学、半导体、无线电及材料科学等领域,成为一种不可缺少的新技术、新手段、新方法。

一、实验目的1.了解真空镀膜机的结构和使用方法。

2.掌握真空镀膜的工艺原理及在基片上蒸镀光学金属、介质薄膜的工艺过程。

二、实验原理从镀膜系统的结构和工作机理上来说,真空镀膜技术大体上可分为“真空热蒸镀”、“真空离子镀”及“真空阴极溅射”三类。

真空热蒸镀是一种发展较早、应用广泛的镀膜方法。

加热方式主要有电阻加热、电子束加热、高频感应加热和激光加热等。

1.真空热蒸镀的沉积条件 (1)真空度由气体分子运动论知,处在无规则热运动中的气体分子要相互发生碰撞,任意两次连续碰撞间一个分子自由运动的平均路程称为平均自由程,用λ表示,它的大小反映了分子间碰撞的频繁程度。

P d kT22πλ=(1)式中:d为分子直径,T为环境温度(单位为K),P为气体压强。

在常温下,平均自由程可近似表示为:)(1055m P -⨯≈λ (2)式中:P 为气体平均压强(单位为Torr)。

表1列出了各种真空度(气体平均压强)下的平均自由程λ及其它几个典型参量。

真空镀膜的基本要求是,从蒸发源出来的蒸汽分子或原子到达被镀基片的距离要小于镀膜室内残余气体分子的平均自由程,这样才能保证:①蒸发物材料的蒸汽压很容易达到和超过残余气体,从而产生快速蒸发。

真空镀膜实验报告

真空镀膜实验报告

真空镀膜实验报告
《真空镀膜实验报告》
实验目的:
本实验旨在通过真空镀膜技术对不同材料进行表面处理,探究其在改善材料性能和应用领域中的潜在作用。

实验材料:
1. 玻璃基板
2. 金属薄膜
3. 有机聚合物薄膜
4. 硅基薄膜
实验步骤:
1. 将玻璃基板置于真空镀膜仪器内部。

2. 通过真空泵抽取仪器内部空气,使得内部压力降至极低水平。

3. 依次进行金属薄膜、有机聚合物薄膜和硅基薄膜的镀膜操作。

4. 测量并记录各种薄膜的厚度和表面形貌。

实验结果:
1. 金属薄膜:在真空环境下,金属薄膜表面呈现出均匀、致密的特性,具有优异的导电性和光学性能。

2. 有机聚合物薄膜:真空镀膜后,有机聚合物薄膜表面平整光滑,具有良好的防腐蚀和耐磨损性能。

3. 硅基薄膜:经过真空镀膜处理后,硅基薄膜的表面形貌得到了显著改善,具有更高的光学透明度和化学稳定性。

实验结论:
通过真空镀膜技术,不同材料的表面性能得到了有效改善,展现出了广泛的应用前景。

金属薄膜可用于电子元件和光学器件的制备,有机聚合物薄膜可用于包装材料和防腐蚀涂层的制备,硅基薄膜可用于光学镜片和光伏电池的制备等领域。

总结:
真空镀膜技术作为一种重要的表面处理方法,为材料的功能性设计和性能优化提供了新的途径。

通过不断深入研究和实验探索,相信真空镀膜技术将在材料科学和工程领域中发挥越来越重要的作用。

真空相关的实验报告

真空相关的实验报告

一、实验目的1. 理解真空环境在镀膜过程中的重要性;2. 掌握真空镀膜的基本原理和操作步骤;3. 学习使用真空镀膜设备,进行金属薄膜的制备;4. 分析镀膜过程中的影响因素,提高镀膜质量。

二、实验原理真空镀膜技术是一种利用物理或化学手段,在真空环境下将材料沉积到基底上的薄膜制备技术。

在真空环境下,气体分子密度极低,从而减少了气体分子对材料表面的碰撞,降低了表面污染,有利于提高薄膜质量。

真空镀膜主要包括蒸发法和溅射法两种方法。

蒸发法:将待镀材料加热至一定温度,使其蒸发成气态,然后在真空室内将气态材料沉积到基底上,形成薄膜。

溅射法:利用高能粒子(如离子、电子等)轰击靶材,使靶材表面原子溅射出来,沉积到基底上形成薄膜。

本实验采用蒸发法进行金属薄膜的制备。

三、实验仪器与材料1. 仪器:真空镀膜机、电子天平、加热电源、真空计、真空泵、玻璃基底、待镀金属(如金、银、铜等)。

2. 材料:玻璃基底、待镀金属、酒精、棉花、镊子等。

四、实验步骤1. 准备工作:将玻璃基底清洗干净,并用酒精擦拭干燥;将待镀金属切成适当大小的片状,称量质量。

2. 设置真空镀膜机:打开真空镀膜机,调整真空度至所需值(一般为10^-3~10^-4 Pa)。

3. 加热待镀金属:将待镀金属片放入蒸发源中,启动加热电源,待金属加热至蒸发温度。

4. 启动真空泵:开启真空泵,开始抽真空,使真空度达到设定值。

5. 镀膜:待真空度稳定后,启动蒸发源,使待镀金属蒸发,沉积到玻璃基底上。

6. 停止镀膜:待薄膜厚度达到预期值后,关闭蒸发源,继续抽真空一段时间,使薄膜稳定。

7. 关闭真空泵:停止抽真空,关闭真空泵。

8. 取出玻璃基底:待薄膜冷却后,取出玻璃基底,用棉花擦拭干净。

9. 称量薄膜质量:用电子天平称量镀膜前后玻璃基底的质量,计算薄膜厚度。

五、实验结果与分析1. 实验结果:通过实验,成功制备了金属薄膜,薄膜厚度约为0.5μm。

2. 结果分析:实验过程中,真空度对薄膜质量有较大影响。

真空镀膜试验-深圳大学材料教学试验中心

真空镀膜试验-深圳大学材料教学试验中心

专业实验(1)干涉法测厚实验一、实验目的薄膜厚度对薄膜的各种性质有着较大的影响。

测量薄膜厚度的方法有许多种,如称重法、石英晶体振荡法、台阶仪法等。

本实验的目的是用干涉显微镜测量膜厚。

通过本门实验,要求学生掌握如下几点:①对干涉显微镜结构有较系统的了解;②了解干涉显微镜各组件的功能;③掌握麦克尔逊干涉仪工作原理;④掌握光学显微镜放大、测量机制;⑤掌握干涉法测量膜厚基本原理;⑥掌握干涉显微镜的基本操作。

二、预习要求要求学生在实验之前,认真学习干涉法测厚实验讲义,在任课教师讲述之前,对干涉显微镜结构、原理以及用干涉显微镜测量薄膜厚度的操作规程有初步的了解。

三、实验所需仪器设备实验主要使用的仪器为6JA型干涉显微镜,以下为其用途及结构介绍:1. 用途干涉显微镜是用来测量精密加工零件表面(平面、圆柱等外表面)光洁度的仪器。

也可以用来测量零件表面刻线、刻槽镀层(透明)等深度。

仪器配以各种附件,还能测量粒状、加工纹路混乱的表面以及低反射率的工件表面。

同时还能将仪器安置在工件上,对大型工件表面进行测量。

仪器测量表面不平深度范围为1~0.03微米,用测微目镜和照相方法来评定▽10~▽14光洁度的表面。

图3 干涉显微镜实物对照图本仪器适用于厂矿企业计量室,精密加工车间,也适用于高等院校,科学研究等单位。

2. 结构仪器的外形示于图3。

其主体是个方箱,上面是工作台(2),前面是目镜(1),后面是干涉条纹调节机构(3),(3)下面是灯源(4),(1) 下面是照相机(5),主体安置在底座(16)上,其两旁还有各种用途的手轮。

(一) 目镜头。

它是一个普通的测微目镜,装动测微目镜上鼓轮(1a)能使目镜视场中十字线位移,位移量由分划板刻度和鼓轮上刻度读出。

目镜视场参见图4,视场中刻线格值1毫米,鼓轮上刻线格值0.01毫米。

(二) 工作台(2)。

用手推滚花轮(2a)可使工作台面作任意方向移动,将被测工件表面所需要测量的部位移到视场中去。

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真空镀膜实验一、实验目的真空镀膜技术广泛地应用在现代工业和科学技术中,光学仪器的反射镜,增透镜,激光器谐振腔的高反射膜,计算机上存储和记忆用的磁性薄膜,以及材料表面的超硬薄膜。

此外在电子学、半导体等其它各尖端学科也都采用了真空技术。

本实验的目的是学习真空蒸发镀膜技术。

通过本门实验,要求学生掌握如下几点:①较系统了解真空镀膜仪器的结构;②了解真空系统各组件的功能;③了解石英晶体振荡器测厚原理;④掌握真空蒸镀的基本原理;⑤了解真空镀膜仪器的基本操作。

二、预习要求要求学生在实验之前对真空系统有一定了解,可以通过以下几本相关书籍获得相关信息。

《薄膜材料制备原理、技术及应用》——唐伟忠著,冶金工艺出版社出版社;《薄膜物理与技术》——杨邦朝,王文生编著,电子科学出版社;《薄膜技术》——王力衡,清华大学出版社;《薄膜技术》——顾培夫,浙江大学出版社;《真空技术物理基础》——张树林,东北工学院出版社;《真空技术》——戴荣道,电子工业出版社。

三、实验所需仪器设备实验过程需要的主要设备为DMDE 450型光学多层镀膜机。

真空镀膜机:本实验使用DMDE-450光学多层镀膜机,其装置结构如图3所示。

它主要由真空系统、蒸发设备及膜厚监控系统组成。

真空系统由各种真空器件组成,主要包括:真空室;真空泵(机械泵、和分子泵);真空导管;各种真空阀门和测量真空度的真空计等。

高真空阀门为碟式,机械泵与分子泵的连通阀门为三同式,将阀门拉出时,机械泵可以直接对镀膜室抽气,推入时机械泵与分子泵连通,同时也切断了机械泵与镀膜室的连接。

蒸发系统由真空钟罩,蒸发电极(共有二对),活动挡板,蒸发源,底盘等组成。

蒸发源安装在电图3镀膜机装置图1电离管2高真空碟阀3分子泵4机械泵5低真空磁力阀6储气桶7低真空三同阀8磁力充气阀9热偶规10钟罩11针型阀极上。

为了改善薄膜厚度的不均匀性,一般镀膜机的低压电极往往安装在底盘的一侧,并使要镀的基片随工作架旋转。

加热电流由调压器输出调整,蒸发电压与电流的大小可由面板上电流表和电压表读出。

为了在镀膜中清除被镀工件和真空室吸附的气体,镀膜机装有离子轰击电路。

交流电经升压整流后输送到真空室轰击电极上。

在1~10 Pa 真空度下,真空室内稀薄气体发生辉光放电,产生大量离子,这些离子撞击基片表面与真空室器壁,使附着在上面的气体分子释放出来。

从而起到清洁表面和提高真空度的作用。

在镀膜过程中需要对蒸发材料进行加热,将会有大量吸附在金属或介质中的气体放出,这样真空度回急剧下降,将严重地影响膜层质量。

为了避免镀膜时大量气体放出,所以在开始镀膜时,事先需在高真空下将待蒸发的材料进行热处理,使之放出吸附气体,既预熔或取气过程,这样在蒸镀时不再会放气而破坏真空度,同时也有利于获得纯净的镀层。

预熔这一步不论对介质材料还是对金属材料都是不可少的。

只要真空室放入过气体,即使前次已预熔、蒸发过的材料必须重新进行。

四、 实验原理实验的基本原理,讲述要清楚,详细。

根据镀层形成的机理真空镀膜分为:真空蒸发镀、真空溅射镀和离子镀等。

本实验使用的是真空蒸发镀,其基本原理是将膜料在真空中加热蒸发,膜料原子或分子在基板上淀积并形成薄膜,这是一种简便的薄膜制备方法,与其他方法相比较具有设备简单,制备工艺容易,多数物质均可以蒸镀等优点。

但是镀膜与基板表面之间结合力较弱,对高熔点、低蒸汽压的物质这种方法形成薄膜较困难。

真空蒸发镀所用的装置如图1所示。

主要由蒸发源、真空室、真空泵机组及电源等组成,其中蒸发源是关键部件,蒸发源的加热方式通常为电阻法、电子束或高频法等。

电阻法是用钨、钼、钽等高熔点的金属做成适当形状的加热器,并将膜材料放在加热器上,当加热器温度达到材料的蒸发温度时,膜材料开始蒸发并淀积在基板上。

一些金属的蒸发温度见表1。

图1 真空蒸发镀膜装置 1. 托架 2. 基板3.钟罩 4.膜厚测量5.挡板6.蒸发源7.电源从表1可见大多数金属材料的蒸发温度都在1000 ℃~2000 ℃之间,被蒸镀到基板上的膜层中除膜材料本身难免有加热器材料的组分。

特别是膜材料在受热后,会与加热器的材料间产生扩散或反应,如CeO2它既能与Mo反应又能与Ta反应,所以一般用W作蒸发源。

某些金属甚至还会与蒸发源作用而形成合金,如Ta和Au、Al和W高温下形成合金就是例子。

一旦形成低共熔合金,熔点就显著下降,蒸发源就容易烧断。

所以必须有效的抑制这种反应,选择不与镀膜材料发生反应或形成合金的材料做该材料的蒸发源材料。

表1 一些金属的蒸发温度(蒸汽压为10 Pa)真空室内残余气体分子越少,固体物质蒸发的分子与气体分子碰撞的几率也就越小。

真空室内气体分子的平均自由程λ应大于蒸发物与被镀基片的距离h,只有时λ>>h,固体物质的分子才能沿途无阻挡地直线到达基片的表面。

由气体分子动力学知道,气体分子平均自由程决定于单位体积内的分子数n,而n与P 成正比。

也就是说,λ与P成反比。

一般实验中使用的真空镀膜装置h值在20 cm左右,常用的气体压强在1×10-2 ~1×10-4 Pa范围内。

为了避免蒸发过程中因真空室温度升高而使真空室壁释放出大量吸附气体的影响,蒸发前真空度往往需要更高些。

基板任何一点镀层的厚度取决与蒸发源的发射特性、几何形状、温度、蒸发量、源与基板的距离以及基板的取向。

采用锥形蓝状或V状电阻蒸发源,膜材料熔化后,落到蒸发源的最下端,可近似看成一个点蒸发源。

在点蒸发源条件下,基片上沉积的蒸发物的厚度t可写成ρθ2π=(1)cosmt/4r式中,m为蒸发物质的质量(g),ρ为比重(g·cm3),r为蒸发源至任一点基片处B的距离(cm)。

如图2所示,蒸发源正下方的膜厚π2ρ=(2)t/m4h图2 点蒸发源至基片的距离根据此式,按预定的厚度t、高度h,由表查出ρ,即可求出m,或由已知m,h,ρ求出t。

五、原材料(样品)准备蒸发源:将长130 mm、粗2 mm的W丝制作成凹槽型,将粗500 μm、长10 mm的Al丝缠绕在W丝凹槽处,制备出附Al的W蒸发源。

Si衬底:将整块单晶硅片用金钢石刀划成1 cm2见方的硅片,经丙酮、酒精、去离子水等超声处理干净,用高纯氮气吹干,用于沉积薄膜的衬底材料。

对干净的基体切不可用手直接触摸表面,一定要用镊子夹起,防止油脂污染。

估算膜料用量:根据2式计算镀膜为t=2000 Å铝膜时需要铝的投料,其中h取10 cm。

按计算结果用天平称出所需的铝。

蒸发室的清洗与安装:接通电源,开电柜总电源,拉出低阀,开磁力充气阀,对真空室充气完毕升起钟罩,卸下观察窗内由弹簧卡固定的遮掩玻璃片,用乙醇清洗干净,同时用乙醇清洗真空室内所有元件及器壁。

将钨丝蒸发源安装在电极上,并将称好的铝丝放入源内,将基片安放在样品架上,挡好挡板。

仔细检查橡皮垫圈,清除其它杂物,涂一薄层真空油脂,降下钟罩。

六、实验步骤①系统抽空:开启机械泵,对真空室抽低真空;使用热偶规(热偶规使用方法见附件Ⅰ)测量真空室的真空;在1 Pa数量级真空度下,接通轰击电源,通过调压器调节轰击电流(约为30~50mA),5-10分钟后关轰击;接通冷却水;真空室压强达到6 Pa时,推进低阀,机械泵作为分子泵的前级,当前级真空达到6 Pa后,打开分子泵电源,开启分子泵。

分子泵由加速转入正常工作状态(约需10分钟)后,拉出低阀,抽钟罩待6 Pa以下,推进低阀,开启高阀,分子泵对真空室抽空,压强低于10-1 Pa后,接通高真空测量,(电离规的使用方法见附件2)当真空室真空度达5×10-3 Pa时即可进行蒸镀。

②蒸发镀膜操作:打开蒸发电源,调节调压器,缓慢加热钨丝,加热蒸发材料熔化缩聚而凝成一个球体时,迅速移开挡板,对被镀基片进行蒸发;蒸镀同时开启石英晶体测厚系统,对镀层进行监控。

蒸发材料全部蒸发完毕,将调压器旋至最小,关闭蒸发电源;待工件冷却后,切断高真空测量;关高阀;停止分子泵;关闭分子泵电源。

约10分钟后拉出低阀,停止机械泵。

③对真空室充气,打开钟罩,取出样品。

盖上钟罩,开启机械泵对真空室抽气,约5分钟后,将低阀推入抽前级真空,10分钟后将低阀拉出,停止机械泵,使镀膜机在不使用的情况下仍保持真空状态。

切断总电源,关上冷却水,镀膜结束。

七、实验注意事项1.真空室内真空度必须达到10-1 Pa时,才可使用电离规测高真空。

2.切记高阀开启时低阀一定要处推进状态。

3.真空室放气前必须关闭高阀,(高阀与充气阀互锁)否则无法开启钟罩。

八、实验结果及数据处理无需学生记录实验数据以及处理实验数据。

数据记录:记录极限真空度P u;记录起始蒸发时间t1;记录起始蒸发时间t2;记录薄膜的总体厚度t数据处理:获得薄膜的生产速率九、实验报告要求要求学生上缴的实验报告按照教务处下发的“深圳大学实验报告”格式书写。

十、思考题及讨论1.在开始抽真空过程中,为什么要多次推拉三同阀?2.选择加热源材料的原则是什么?3.假设蒸发源与衬底材料的距离为25 cm,欲在衬底上沉积100 nm厚的铝膜,问需要铝多少克?(必须画出示意图并得出相应膜厚公式后再带入数值进行计算)十一、参考资料1.《薄膜材料制备原理、技术及应用》——唐伟忠著。

冶金工艺出版社出版社2.《薄膜物理与技术》——杨邦朝,王文生编著。

电子科学出版社3.《薄膜技术》——王力衡。

清华大学出版社4.《薄膜技术》——顾培夫。

浙江大学出版社5.《真空技术物理基础》——张树林。

东北工学院出版社6.《真空技术》——戴荣道。

电子工业出版社附录Ⅰ:FZh-2A型复合真空计使用方法1.热偶计的使用方法①接通电源开关预热十分钟,将《加热-测量》开关放在(加热)位置,调节《电流调节》使加热器电流达标定值,将《加热-测量》开关放在(测量)位置,从电表第二行读取压强值。

②热偶规管的转换,依靠《加热-测量》开关,放在(1)或(2)位置,即可进行转换。

(1)位置对应V1系系统测量;(2)位置对应V2系真空室测量。

2.电离计的使用方法①接通电源预热十分钟,把《发射-零点-测量》开关放在(发射)位置,《去气-测量》开关放在(测量)位置,接通《规管灯丝》开关,调节《发射调节》旋钮,使发射电流值为5毫安。

②把《发射-零点-测量》开关放在(零点)位置,调节《零点调节》旋钮,使电表指零。

③把量程的倍加器开关放在校准位置,《发射-零点-测量》开关放在(测量)位置,调节《校准调节》旋钮使电表指针指满刻度10处。

④把量程的倍加器开关移到10-2、10-3即可测量真空室真空度。

⑤《去气-测量》开关一般放在(测量)位置,在电离管需要去气时,可以按②项步骤把发射电流调节为5毫安,然后把《去气》开关放在(去气)位置。

此时《发射-零点-测量》开关放在零点位置即可。

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