薄膜技术2- 真空蒸镀技术
真空蒸镀原理
真空蒸镀原理
真空蒸镀是一种常用的表面处理技术，通过在真空环境下将金属或其他材料蒸发并沉积到基材表面，以改善其外观、性能和耐腐蚀性。
真空蒸镀技术在电子、光学、汽车、玻璃等行业得到广泛应用，下面我们来了解一下真空蒸镀的原理。
首先，真空蒸镀的基本原理是利用真空蒸发的方式，将金属或其他材料加热至其蒸发温度，使其从固态直接转变为气态，然后在真空环境中沉积到基材表面，形成一层薄膜。
这种薄膜可以改善基材的外观、光学性能、机械性能和耐腐蚀性。
其次，真空蒸镀的原理涉及到几个关键的物理过程。
首先是蒸发过程，当加热源加热金属或其他材料时，材料的表面会发生蒸发，形成蒸发物质的气态。
然后是传输过程，蒸发物质的气态会在真空环境中自由传输，最终沉积到基材表面。
最后是沉积过程，蒸发物质在基材表面重新凝结，形成一层均匀的薄膜。
此外，真空蒸镀的原理还涉及到一些关键的设备和工艺参数。
首先是真空蒸发设备，包括真空室、加热源、蒸发源、基材架和控制系统等。
其次是工艺参数，如真空度、蒸发速率、沉积时间和基材温度等，这些参数对薄膜的质量和性能有重要影响。
总的来说，真空蒸镀是一种基于物理过程的表面处理技术，通过控制材料的蒸发和沉积过程，在基材表面形成一层薄膜，以改善基材的外观、性能和耐腐蚀性。
真空蒸镀技术在各种行业中得到广泛应用，对于提高产品的附加值和竞争力具有重要意义。
希望本文对真空蒸镀的原理有所帮助，谢谢阅读！。
真空蒸镀非金属薄膜工艺
真空蒸镀非金属薄膜工艺
基本原理
真空蒸镀非金属薄膜工艺基于物理气相沉积的原理，通过在真
空环境中加热非金属材料，使其蒸发成气体，然后在基底材料表面
形成薄膜层。
这种工艺可以控制薄膜的厚度和成分，从而实现不同
性能的涂层。
应用领域
真空蒸镀非金属薄膜工艺在以下领域得到广泛应用：
- 光学器件：用于制备光学膜片，例如透镜、滤波器、反射镜等。
- 电子器件：用于制备电子元件的保护层、传感器的增强层等。
- 化学材料：用于改善化学材料的稳定性、耐腐蚀性等。
制备步骤
真空蒸镀非金属薄膜的制备步骤如下：
1. 准备基底材料：选择适合的基底材料，清洗和处理其表面，
以提供良好的粘附性。
2. 准备蒸发源：选择适合的非金属材料作为蒸发源，将其加热至蒸发温度。
3. 建立真空环境：将制备系统放入真空腔室中，泵出大部分空气，以建立高真空环境。
4. 沉积薄膜：通过控制蒸发源的温度和时间，将蒸发的非金属材料沉积在基底材料表面，形成薄膜层。
5. 测量和分析：对所制备的薄膜进行性能测试和分析，以确保其满足要求。
总结
真空蒸镀非金属薄膜工艺是一种重要的表面涂层技术，具有广泛的应用领域。
通过了解其基本原理和制备步骤，我们可以更好地理解和应用该工艺。
在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的非金属材料和工艺参数，以实现所需的涂层效果。
真空蒸镀工艺流程
真空蒸镀工艺流程真空蒸镀工艺流程是一种常用于制备薄膜材料的技术，它能够通过在真空环境下对目标物进行蒸发和沉积，使得薄膜能够均匀地附着在材料表面上。
下面将详细介绍真空蒸镀工艺的流程。
首先，真空蒸镀工艺需要一个真空腔室来提供低压环境。
在准备工作之前，我们需要检查真空腔室是否干净，并确保没有任何杂物残留在内部。
接下来，我们需要将目标物放置在真空腔室内，通常目标物是一个基底材料，如玻璃、金属或者塑料。
在目标物放置好之后，我们需要将真空腔室抽空。
抽空的目的是为了排除空气中的氧气和水分，以减少薄膜制备过程中的氧气和水分对材料的干扰。
通常，真空腔室中会有一个真空泵来实现抽空的过程。
当真空腔室抽空到一定的压力范围之后，我们需要启动蒸发源。
蒸发源是一个装有目标材料的小容器，它会被加热以使目标材料蒸发。
蒸发源中的目标材料会通过热蒸发的方式转化为气体，并从蒸发源中扩散出来。
蒸发源产生的目标材料气体会在真空腔室中形成薄膜。
为了实现薄膜的均匀沉积，通常会在真空腔室中设置一个旋转的基底夹具。
基底夹具可以通过旋转使得目标材料气体均匀地沉积在基底材料表面上，从而形成均匀的膜层。
当需要薄膜达到一定的厚度时，我们需要关闭蒸发源，并停止加热。
在薄膜制备过程中，我们可以通过监测蒸发源中的目标材料质量来控制薄膜的厚度。
通常，我们可以使用石英晶体振荡器或者石英探针来实现目标材料的监测。
最后，我们可以打开真空腔室，取出制备好的薄膜材料。
在取出薄膜之前，我们需要确保真空腔室的压力已经恢复到大气压。
为了保护薄膜的质量，我们需要小心地处理薄膜，以避免刮伤或者其他损伤。
根据需要，我们还可以对薄膜进行后续的处理，如退火或者表面涂覆。
总结起来，真空蒸镀工艺流程包括真空腔室的准备、抽空、启动蒸发源、薄膜沉积、监测和控制薄膜厚度、薄膜取出和后续处理等步骤。
通过控制这些步骤和参数，我们可以制备出具有良好质量和均匀厚度的薄膜材料。
真空蒸镀工艺广泛应用于电子器件、光学器件和触摸屏等领域，为这些领域的发展提供了重要的技术支持。
真空蒸镀工艺
真空蒸镀工艺1. 简介真空蒸镀工艺是一种常用的表面处理技术，用于在物体表面形成一层金属薄膜。
该工艺利用真空环境下的物理气相沉积原理，通过将金属材料加热至其蒸发温度，使其蒸发成气体状态，然后在待处理物体表面冷凝形成金属薄膜。
2. 工艺流程真空蒸镀工艺通常包括以下几个主要步骤：2.1 清洗和预处理在进行真空蒸镀之前，待处理物体需要经过清洗和预处理步骤。
清洗可以去除表面的污染物和氧化层，提高涂层的附着力。
预处理可以增加涂层与基材之间的粘结力，并改善涂层的性能。
2.2 装载和真空抽取待处理物体被装载到真空蒸镀设备中，并进行密封。
然后通过抽取设备内部的气体，建立所需的真空环境。
2.3 加热和金属蒸发将金属材料放置在加热源中，并加热至其蒸发温度。
金属材料会逐渐蒸发成气体，并在真空环境中扩散。
2.4 冷凝和沉积待处理物体表面冷凝的金属蒸汽形成金属薄膜。
冷凝速率和涂层厚度可以通过控制加热源的温度和时间来调节。
2.5 后处理完成真空蒸镀后，可以进行后处理步骤来改善涂层的性能和外观。
例如，可以进行退火、氧化和抛光等处理。
3. 应用领域真空蒸镀工艺广泛应用于各个领域，包括电子、光学、装饰、防护等。
以下是一些常见的应用领域：3.1 电子行业真空蒸镀可以用于制造半导体器件、光刻掩模、显示器件等电子元件。
通过在器件表面形成金属导电层或保护层，提高器件的性能和稳定性。
3.2 光学行业真空蒸镀可以用于制造光学元件，如反射镜、透镜、滤光片等。
通过在元件表面形成金属或非金属薄膜，可以改变光的传输和反射特性，实现特定的光学功能。
3.3 装饰行业真空蒸镀可以用于制造装饰品，如首饰、手表等。
通过在物体表面形成金属薄膜，增加其质感和美观度。
3.4 防护行业真空蒸镀可以用于制造防护涂层，如防反射涂层、耐磨涂层等。
通过在物体表面形成特定的涂层结构，提高其耐久性和使用寿命。
4. 工艺优势真空蒸镀工艺具有以下几个优势：4.1 厚度控制精准通过调节加热源温度和时间，可以精确控制金属薄膜的厚度。
3.真空蒸镀、溅射制膜的原理
真空蒸镀和溅射制膜是现代材料制备领域中常用的薄膜沉积工艺。
它们通过将材料加热至高温并在真空环境下进行薄膜沉积，可以制备出具有特定性能和特征的薄膜材料。
本文将对真空蒸镀和溅射制膜的原理进行详细介绍。
1. 真空蒸镀的原理真空蒸镀是一种将固态材料加热至其蒸发温度并在真空环境中进行沉积的工艺。
其原理如下：1) 加热源：真空蒸镀加热源通常为电阻加热或电子束加热。
当材料加热至其蒸发温度时，固态材料会逐渐转变为气态，形成蒸气。
2) 蒸镀材料：蒸镀材料通常以固态块状形式置于加热源附近，通过加热源使其升温并蒸发。
蒸镀材料的选择对于薄膜的成分和性能具有重要影响。
3) 沉积物质传输：蒸气在真空腔体中扩散并沉积到基底表面上，形成所需的薄膜。
沉积过程受到气体分子的影响，需要在高真空环境下进行以确保薄膜的纯净性和均匀性。
4) 控制薄膜厚度：通过控制蒸镀时间和材料的蒸发速率，可以实现对薄膜厚度的精确控制。
旋转或倾斜基底也可影响薄膜的均匀性和结构。
2. 溅射制膜的原理溅射制膜是一种利用离子轰击固体材料表面，将其溅射成粒子并沉积在基底表面上的工艺。
其原理如下：1) 离子轰击：在真空环境中，通过加速器使惰性气体（如氩气）成为离子，并将其加速至高能量。
这些离子以高速撞击固体材料表面，将固体材料溅射成细小粒子。
2) 溅射材料：溅射材料通常为固态块状形式，其固体材料会被离子轰击成粒子，并在基底表面上形成薄膜。
3) 质量选择：通过选择离子轰击的惰性气体、溅射材料的种类和形状，可以实现对薄膜成分和结构的调控。
不同的溅射条件可以实现对薄膜的特定性能要求。
4) 控制薄膜厚度：通过控制溅射时间和离子轰击能量，可以实现对薄膜厚度的精确控制。
旋转或倾斜基底也可影响薄膜的均匀性和结构。
3. 比较与应用真空蒸镀和溅射制膜是两种常用的薄膜沉积工艺，在各自领域具有独特的优势和应用。
真空蒸镀工艺适用于加热蒸发易挥发材料的制备，例如金属薄膜和氧化物薄膜的制备。
溅射制膜工艺适用于制备高纯度金属薄膜、合金薄膜和复合薄膜等。
《真空蒸镀概述》课件
真空度：确保蒸镀过程中无空气干扰，提高薄膜质量 温度：控制蒸镀材料的蒸发温度，保证薄膜厚度均匀 压力：控制蒸镀腔内的压力，防止薄膜破裂 速度：控制蒸镀材料的蒸发速度，保证薄膜厚度均匀 角度：控制蒸镀材料的蒸发角度，保证薄膜厚度均匀 时间：控制蒸镀过程的时间，保证薄膜厚度均匀
均匀性：蒸镀过程中，材料在真空环境下均匀分布，保证涂层质量 精确性：蒸镀技术可以精确控制涂层厚度和成分，提高产品质量 环保性：蒸镀过程中无有害气体排放，符合环保要求 适用性：蒸镀技术适用于多种材料和基材，应用广泛
珠宝首饰：真空蒸镀 技术可以应用于珠宝 首饰的表面处理，如 镀金、镀银等，使首 饰更加美观、耐用。
家居装饰：真空蒸镀 技术可以用于家居装 饰品的表面处理，如 镀金、镀银等，使装 饰品更加美观、耐用。
汽车装饰：真空蒸镀 技术可以用于汽车装 饰品的表面处理，如 镀金、镀银等，使装 饰品更加美观、耐用 。
汇报人：
添加 标题
其他表面处理技术：包括电镀、化学镀、喷涂 等，各有优缺点。
添加 标题
比较：真空蒸镀技术具有更好的薄膜质量、更均匀 的薄膜厚度、更好的附着力等优点，但也存在成本 高、设备复杂等缺点。
添加 标题
结合：真空蒸镀技术与其他表面处理技术可以结合使用， 以实现更好的表面处理效果。例如，真空蒸镀技术可以用 于制备薄膜，而其他表面处理技术可以用于改善薄膜的性 能或外观。
在基材上
离子镀法：利 化学气相沉积
用离子轰击材 法：利用化学
料，使其在真 反应生成蒸汽， 空中形成蒸汽， 然后在真空中 然后沉积在基 沉积在基材上
材上
激光蒸镀法： 利用激光加热 材料，使其在 真空中形成蒸 汽，然后沉积
在基材上
半导体制造：用于 制造集成电路、太 阳能电池等
真空蒸发镀膜蒸镀
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
2. 残余气体对制膜旳影响
（1）残余气体旳蒸发速率Ng： N g 3.5131022
g Pg
M gTg
(13)
（2）到达基片旳气体分子与蒸气分子之比(面源)：
N g Pg Nd P
MT
r 2
Pg K
M gTg Acos cos P
(14) （ g）
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（2）电子束加热蒸发源 电子束集中轰击膜料旳一部分而进行加热旳措施。
图8.2.5 电子束加热蒸发源
电子束加热蒸发源由： 阴极、加速电极、阳极 （膜料）构成。
还有高频加热蒸发源、 激光蒸发源等。
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优点:
（1）能够直接对蒸发材料加热； （2）装蒸发料旳容器能够是冷旳或者用水冷却，从而 可防止
点e
4 r
cos 2
m cos 4 r 2
（7）
小型平面蒸发源： m cos cos t r 2
令： cos cos h / r h /
h2 x2 ，
在x=0处：cos=cos=1
m
∴ t0 4 h2 (点源) (9)
m
t0 h2
（8） (面源) (10)
(1/cm2·s)
(5)
小型圆平面源：
Nd
AN e
cos r 2
cos
(1/cm2·s)
(6)
β、θ为蒸气入射方向分别与蒸刊 登面和接受表面法向旳夹角 。
图8.2.3 、角旳意义
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（4）蒸发制膜旳厚度
∵τ时间内，蒸发材料旳总量：m =ANe，密度：
真空蒸镀法
真空蒸镀法真空蒸镀法是一种广泛应用于表面处理领域的技术。
它是利用真空环境下的热蒸发、电子轰击等物理过程，将金属、合金等材料蒸发成气态，沉积在基材表面形成一层薄膜的过程。
这种技术可用于制备金属、合金、氧化物、硅、钻石等材料的薄膜，具有广泛的应用前景。
一、真空蒸镀法的工艺流程真空蒸镀法的工艺流程主要包括以下几个步骤：1、基材处理。
在进行蒸镀前，需要对基材进行表面处理，以保证薄膜的附着力和均匀性。
表面处理通常包括机械抛光、化学处理等。
2、真空系统抽真空。
在进行蒸镀过程前，需要将真空腔体内的气体抽出，以保证真空度能够满足蒸镀要求。
真空度的大小对蒸镀薄膜的质量和均匀性有着重要的影响。
3、材料蒸发。
在真空腔体内加热材料，使其蒸发成气态，然后通过控制蒸发速率和蒸发时间，将其沉积在基材表面。
4、薄膜成型。
蒸镀过程中，材料沉积在基材表面形成一层薄膜。
薄膜的厚度、成分和结构等可以通过调节蒸发速率、蒸发角度、沉积时间等参数来控制。
5、退火处理。
薄膜沉积后需要进行退火处理，以提高薄膜的致密性和结晶度，从而提高其物理性能和化学稳定性。
二、真空蒸镀法的应用真空蒸镀法在现代工业中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1、光学薄膜。
真空蒸镀法可用于制备光学薄膜，如反射镜、滤光片、透镜等，具有优异的光学性能。
2、电子器件。
真空蒸镀法可用于制备电子器件，如集成电路、显示器件等，其中金属、合金薄膜可用作电极、导体等。
3、防腐蚀涂层。
真空蒸镀法可用于制备防腐蚀涂层，如金属氧化物薄膜、合金薄膜等，具有优异的耐腐蚀性。
4、装饰涂层。
真空蒸镀法可用于制备装饰涂层，如金属薄膜、合金薄膜等，具有良好的装饰效果和耐久性。
5、生物医学材料。
真空蒸镀法可用于制备生物医学材料，如人工关节、牙科材料等，其中金属、合金薄膜可用作植入物表面涂层，具有良好的生物相容性。
三、真空蒸镀法的优缺点真空蒸镀法作为一种表面处理技术，具有以下优缺点：1、优点：（1）可制备高质量、高纯度的薄膜。
真空蒸镀技术在光伏电池制备中的应用
真空蒸镀技术在光伏电池制备中的应用近年来，随着环境污染的加重以及对非可再生能源的依赖性不断凸显，太阳能光伏发电逐渐成为很多国家实现清洁能源转型的重要手段。
光伏电池是太阳能发电领域中最为关键的组成部分，而光伏电池的制备离不开先进的加工技术。
其中，真空蒸镀技术在制备光伏电池的过程中扮演着重要角色。
一、真空蒸镀技术原理及其特点1.真空蒸镀技术原理真空蒸镀技术是利用真空环境下物质的蒸发和沉积原理制备薄膜材料的技术。
具体来说，该技术通过加热源将材料加热至一定温度，使其蒸发为气态并进入真空室，随后在基板表面沉积形成薄膜。
2.真空蒸镀技术特点与传统的化学气相沉积技术相比较，真空蒸镀技术具有以下几个优点：（1）制备的膜层致密度高，膜层粒度均匀，微观结构稳定性强；（2）真空蒸镀技术应用广泛，可对各种材料进行蒸镀，可制备出单一材质、复合材料等多种形式的薄膜；（3）生产过程中没有任何有害气体排放，不会造成环境污染，并且能够节约能源。
二、真空蒸镀技术在光伏电池制备中的应用1.真空蒸镀技术应用于光伏电池背接触层形成光伏电池的背接触层是指电池后表面填充的保护层。
半导体材料铝和铜在真空条件下非常容易蒸发，经过真空蒸镀技术的控制，能够制备出非常致密的金属薄膜，并通过干法刻蚀工艺，能够制备出与同样精度的阳极膜相匹配的金属膜层质量。
2.真空蒸镀技术应用于光伏电池边缘密封层形成光伏电池的边缘密封层是为了保证电池的密封性和寿命而采用的一种重要措施。
采用真空蒸镀技术可以将铝或铜等材料蒸发在电池的边缘处，通过将薄膜与基板结合，形成有效的密封层，提高电池的密封性和应力分布均匀度。
3.真空蒸镀技术应用于光伏电池光伏对层形成光伏电池的光伏对层是指能够将太阳光转化为电能的关键层。
采用真空蒸镀技术可以将半导体材料蒸发在硅基板或玻璃基板上，形成有效的光电转换层，大大提高了光伏电池的转换效率。
三、真空蒸镀技术发展前景光伏电池是人类利用太阳能的重要手段，而真空蒸镀技术是制备光伏电池的关键技术之一。
真空蒸镀原理
真空蒸镀原理真空蒸镀原理是一种常用的表面处理技术，广泛应用于电子、光学、装饰、汽车等行业。
它通过在真空环境中利用物理气相沉积的原理，将金属、合金等材料以薄膜的形式沉积到基材上，从而改变基材的表面性质和外观。
真空蒸镀原理的核心在于利用高温电子束或热阴极电子束激发金属靶材产生蒸发，蒸发的金属原子经过碰撞和扩散作用，最终沉积在基材的表面上。
整个过程需要在高度真空的环境中进行，以防止金属原子与空气中的氧化物发生反应。
将待蒸镀的基材放置在真空腔室内，通过抽气系统排除腔室内的气体，形成高度真空的环境。
然后，加热金属靶材，使其达到蒸发温度。
金属靶材可以是纯金属或合金材料，根据需要选择不同的靶材。
当金属靶材被加热到蒸发温度时，靶材表面的金属原子会蒸发，形成金属蒸汽。
这些蒸汽会在真空腔室中扩散和碰撞，最终沉积在待蒸镀基材的表面上。
蒸发的金属原子在扩散过程中会与气体分子或其他金属原子发生碰撞，使其能量减小，最终停在基材表面。
为了控制蒸镀过程中沉积膜的厚度和均匀性，通常还会在真空腔室中设置补偿装置，如旋转装置或磁控溅射装置。
这些装置可以使靶材或基材相对运动，使得蒸镀过程更加均匀，从而获得均匀的沉积膜。
除了金属靶材，有时还可以加入其他材料，如氮、氧等气体，以控制蒸镀膜的成分和性质。
例如，加入氮气可以制备金属氮化物膜，加入氧气可以制备金属氧化物膜。
通过调节气体的流量和腔室压力，可以控制沉积膜的成分和性质。
在真空蒸镀过程中，还需要注意一些问题。
首先，由于蒸镀过程需要在高度真空的环境中进行，所以需要保证真空系统的密封性，以防气体泄漏进入腔室。
其次，蒸镀前需要对基材进行表面处理，以提高膜的附着力。
常用的表面处理方法包括清洗、抛光、溶液处理等。
真空蒸镀原理是一种常用的表面处理技术，通过在高度真空的环境中利用物理气相沉积的原理，将金属、合金等材料以薄膜的形式沉积到基材上。
它广泛应用于电子、光学、装饰、汽车等行业，可以改变基材的表面性质和外观，提高产品的质量和附加值。
真空蒸镀技术
真空蒸镀技术1. 简介真空蒸镀技术是一种重要的表面处理技术，主要用于金属、合金、陶瓷等材料的表面涂层，以更好地改善材料的性能。
该技术是将材料表面暴露在真空状态下，并使熔化的金属蒸气在材料表面沉积，形成一层致密的金属膜。
2. 工艺流程真空蒸镀技术主要包括三个主要步骤，即清洗处理、真空气化和涂层蒸镀。
2.1 清洗处理清洗是真空蒸镀技术的首要步骤。
其目的是去除材料表面的污垢、油脂和氧化物，并提高表面的粗糙度和增加涂层的附着力。
清洗处理一般有机械清洗、溶剂清洗、电解清洗等多种方法，不同的方法可以根据实际应用情况进行选择。
2.2 真空气化真空气化就是将材料带入真空室，通过机械或电子泵抽出室内气体，使气体压力小于10-3Pa，建立真空环境。
蒸镀室主要由真空室、蒸发室和泵吸系统组成，其内部摆放材料待处理。
为确保工艺成功，在气化过程需要严格控制一些参数：真空度、抽气速率等等。
2.3 涂层蒸镀涂层蒸镀是重要的制备步骤之一。
要获得良好的涂层质量，需要合适的蒸发材料和蒸发温度，(1)首先加热蒸发源，将蒸发材料熔化；(2)在真空气氛下，游离的蒸发材料自发地向上定向地扩散充满整个蒸发器室；(3)沉积在材料上，形成一层金属膜；(4)最后，将蒸发源加温停止，压降蒸发材料使形成良好的密封涂层。
3. 设备真空蒸镀设备性质复杂，系统安全高等标准，要确保技术成功。
常用的真空蒸镀设备包括离子镀膜机、溅射镀膜机等。
其中最广泛使用的是离子镀膜机，其具有高效的气体成分控制，因此可以精确控制膜厚度和成分，使制备的膜更具适应性。
4. 应用真空蒸镀技术在材料科学、光学制造、电子工业等领域具有广泛应用。
例：(1) 金属薄膜应用领域，可以修饰金属表面属性、美观、性能，提高金属表面硬度和耐腐蚀性；(2) 光学薄膜应用领域中，制备的金属膜能够使镜面反射率提高至90%以上；(3) 电子工业，制备的电触点和插座等膜能更好地增强导电性、抗氧化性和耐磨性等等。
5. 综述随着科学技术的不断发展，真空蒸镀技术将继续拓展应用领域，并在未来的材料科技和工业制造领域发挥重要作用。
真空蒸镀法
真空蒸镀法随着现代科技的不断发展，人们对于材料表面的要求也越来越高。
在不同的领域中，如电子、机械、航空等，都需要使用高质量的表面材料来提高产品的性能和寿命。
而真空蒸镀法作为一种新兴的表面处理技术，正逐渐受到人们的关注和应用。
一、真空蒸镀法的原理真空蒸镀法是一种将金属或其他材料蒸发到基底表面上，形成一层薄膜的表面处理技术。
它的原理是利用真空环境下的高温、低压条件，将金属或其他材料加热至其蒸汽压力高于环境压力，使蒸汽分子沉积在基底表面上，形成一层薄膜。
真空蒸镀法的核心设备是真空镀膜机，它包括真空室、加热系统、蒸发源、基底夹持系统、气体控制系统等组成部分。
在真空室内，先将基底表面进行清洗和处理，然后将蒸发源中的金属或其他材料加热至其蒸汽压力高于环境压力，使蒸汽分子沉积在基底表面上，形成一层薄膜。
二、真空蒸镀法的应用真空蒸镀法在电子、机械、航空等领域中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：1. 电子行业在电子行业中，真空蒸镀法被广泛应用于电子元器件的制造。
例如，将金属蒸发到半导体材料表面上，可以形成金属导线或金属电极，提高电子元器件的导电性和稳定性。
此外，还可以利用真空蒸镀法制备电子显示器的背光板、触摸屏等。
2. 机械行业在机械行业中，真空蒸镀法被应用于制造高硬度、高耐磨的刀具、轴承等零部件。
例如，将钛合金蒸镀在刀具表面上，可以提高其硬度和耐磨性，延长使用寿命。
3. 航空航天行业在航空航天行业中，真空蒸镀法被广泛应用于制造高温合金材料的表面涂层。
例如，将铬、铝等金属蒸镀在航空发动机叶片表面上，可以提高其耐高温性能，延长使用寿命。
三、真空蒸镀法的优势和不足真空蒸镀法与传统的表面处理技术相比，具有以下优势：1. 薄膜质量高：真空蒸镀法可以制备出质量高、厚度均匀的薄膜，具有良好的光学、电学性能。
2. 工艺灵活：真空蒸镀法可以制备出不同材料的薄膜，可以根据不同的应用需求进行调整。
3. 环保节能：真空蒸镀法不需要使用有害化学物质，对环境无污染；同时，其能耗较低，节能效果显著。
真空蒸镀的详细介绍
真空蒸镀的详细介绍真空蒸镀即真空蒸发镀膜。
这种方法是把装有基片的真空室抽成真空，气体压强达到10-2Pa以下加热镀料，使其原子或分子从表面气化逸出形成蒸气流，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜。
1.真空蒸镀原理（1）膜料在真空状态下的蒸发特性。
单位时间内膜料单位面积上蒸发出来的材料质量称为蒸发速率。
理想的最高速率Gm（单位为kg/（m²·s））∶Gm=4.38×10-3Ps（Ar/T）1/2，式中，T为蒸发表面的热力学温度，单位为K，Ps为温度T时的材料饱和蒸发压，单位为Pa，Ar为膜料的相对原子质量或相对分子质量。
蒸镀时一般要求膜料的蒸气压在10-2~10-1Pa。
材料的Cm通常处在10-4~10-1Pa，因此可以估算出已知蒸发材料的所需加热温度。
（2）蒸气粒子的空间分布。
蒸气粒子的空间分布显著地影响了蒸发粒子在基体上的沉积速率以及基体上的膜厚分布。
这与蒸发源的形状和尺寸有关。
最简单的理想蒸发源有点和小平面两种类型。
2.真空蒸镀方式（1）电阻加热蒸发。
它是用丝状或片状的高熔点金属做成适当形状的蒸发源，将膜料放在其中，接通电源，电阻加热膜料而使其蒸发。
对蒸发源材料的基本要求是高熔点，低蒸气压，在蒸发温度下不会与膜料发生化学反应或互溶，具有一定的机械强度。
另外，电阻加热方式还要求蒸发源材料与膜料容易润湿，以保证蒸发状态稳定。
常用的蒸发源材料有钨、钼、钽、石墨、氮化硼等。
（2）电子束蒸发。
电阻加热方式中的膜料与蒸发源材料直接接触，两者容易互混，这对于半导基体元件等镀膜来说是需要避免的。
电子束加热方式能解决这个问题。
它的蒸发源是e形电子枪。
膜料放入水冷铜坩埚中，电子束自源发出，用磁场线圈使电子束聚焦和偏转，电子轨迹磁偏转270°，对膜料进行轰击和加热。
（3）高频加热。
它是在高频感应线圈中放入氧化铝或石墨坩埚对膜材料进行高频感应加热。
感应线圈通常用水冷铜管制造。
此法主要用于铝的大量蒸发。
真空蒸镀金属薄膜工艺
真空蒸镀金属薄膜工艺引言真空蒸镀金属薄膜工艺是一种常见的表面处理技术，通过将金属材料升华成蒸汽并沉积在基材表面，形成金属薄膜。
该工艺广泛应用于电子器件、光学镜片、装饰材料等领域。
本文将介绍真空蒸镀金属薄膜工艺的原理、操作流程以及其在各个领域的应用。
原理真空蒸镀金属薄膜工艺基于物理气相沉积原理。
其主要包括以下几个步骤：1.真空抽取：将工作室中的空气抽取，使得工作室内部达到较低的气压，以降低蒸发金属与其他气体的相互作用。
2.金属材料蒸发：将金属材料（如铬、铝、铜、锌等）放置在加热器中，通过加热使其升华成蒸汽。
3.沉积在基材表面：将基材（如玻璃、塑料、金属等）放置在蒸发金属的正上方，蒸汽由高压向基材的表面沉积，形成金属薄膜。
4.金属膜厚控制：通过控制蒸发器的温度、蒸发时间以及蒸发速率等参数，控制金属薄膜的厚度。
5.冷却和固化：使得金属薄膜在基材表面冷却和固化。
操作流程真空蒸镀金属薄膜工艺的操作流程如下：1.准备工作室和设备：清洁并准备工作室、真空泵、加热器、蒸发器等设备，确保设备和环境干净。
2.安装基材：将待处理的基材固定在蒸发金属的上方，确保基材的表面平整且无杂质。
3.抽取空气：通过打开真空泵，将工作室内的空气逐步抽出，直到达到所需的真空度。
4.加热金属材料：将所选的金属材料放置在加热器中，通过控制加热器的温度使金属材料升华成蒸汽。
5.控制蒸发速率：通过控制蒸发器的温度和加热器的功率，控制金属蒸汽的蒸发速率。
6.沉积金属薄膜：使金属蒸汽沉积在基材表面，形成金属薄膜。
7.控制厚度和均匀性：通过控制蒸发时间和蒸发速率，控制金属薄膜的厚度和均匀性。
8.冷却和固化：将基材从真空腔中取出，使金属薄膜冷却和固化。
9.检测和测试：对薄膜进行检测和测试，以确保其质量和性能。
应用领域真空蒸镀金属薄膜工艺在各个领域都有广泛的应用，下面介绍其中几个典型应用领域：电子器件真空蒸镀金属薄膜工艺在电子器件制造中有重要作用。
它可以用于制备电极、导线、连线等金属薄膜，提高电子器件的导电性能和稳定性。
真空蒸镀
加热方式
真空蒸镀使用的加热方式主要有：电阻加热、电子束加热。射频感应加热、电弧加热和激光加热等几种。不 论哪一种加热方式，都要求作为蒸发源的材料具有以下性能：熔点高；蒸气压低；在蒸发温度下不与大多数蒸发 材料发生化学反应或互溶，同时具有一定的机械强度。
设备
真空蒸镀装置由真空抽气系统和蒸发室组成。
真空抽气系统由（超）高真空泵、低真空泵、排气管道和阀门等组成。此外，还附有冷阱(用以防止油蒸气的 返流)和真空测量计等。蒸发室大多用不锈钢制成。在蒸发室内配有真空蒸镀时不可缺少的蒸发源、基片和蒸发空 间。此外，还置有控制蒸发原子流的挡板，测量膜厚并用来监控薄膜生长速率的膜厚计，测量蒸发室的真空变化 和蒸发时剩余气体压力的(超)高真空计，以及控制薄膜生长形态和结晶性的基片温度调节器等。
工艺流程
真空蒸镀工艺一般包括基片表面清洁、镀膜前的准备、蒸镀、取件、镀后处理、检测、成品等步骤。
(1)基片表面清洁。真空室内壁、基片架等表面的油污、锈迹、残余镀料等在真空中易蒸发，直接影响膜层 的纯度和结合力。镀前必须清沽干净。
(2)镀前准备。镀膜室抽真空到合适的真空度，对基片和镀膜材料进行预处理。加热基片，其目的是去除水 分和增强膜基结合力。在高真空下加热基片，能够使基片的表面吸附的气体脱附。然后经真空泵抽气排出真空室， 有利于提高镀膜室真空度、膜层纯度和膜基结合力。然后达到一定真空度后．先对蒸发源通以较低功率的电，进 行膜料的预热或者预熔，为防止蒸发到基板上，用挡板遮盖住蒸发源及源物质，然后输入较大功率的电，将镀膜 材料迅速加热到蒸发温度，蒸镀时再移开挡板。
真空蒸镀金属薄膜工艺
真空蒸镀金属薄膜工艺一、概述真空蒸镀金属薄膜是在真空条件下，将金属蒸镀在薄膜基材的表面而形成复合薄膜的一种新工艺。
被镀金属材料可以是金、银、铜、锌、铬、铝等，其中用的最多的是铝。
在塑料薄膜或纸张表面（单面或双面）镀上一层极薄的金属铝即成为镀铝薄膜，它广泛地用来代替铝箔复合材料如铝箔/塑料、铝箔/纸等使用。
镀铝薄膜与铝箔复合材料相比具有以下特点：（1）大大减少了用铝量，节省了能源和材料，降低了成本，复合用铝箔厚度多为7～8pm，而镀铝薄膜的铝层厚度约为0.05nm左右，其耗铝量约为铝箔的1/140～1/180，且生产速度可高达450m/min。
（2）具有优良的耐折性和良好的韧性，很少出现针孔和裂口，无揉曲龟裂现象，因此对气体、水蒸汽、气味、光线等的阻隔性提高。
（3）具有极佳的金属光泽，光反射率可达97%；且可以通过涂料处理形成彩色膜，其装潢效果是铝箔所不及的。
（4）可采用屏蔽式进行部分镀铝，以获得任意图案或透明窗口，能看到内装物。
（5）镀铝层导电性能好，能消除静电效应；其封口性能好，尤其包装粉末状产品时，不会污染封口部分，保证了包装的密封性能。
（6）对印刷、复合等后加工具有良好的适应性。
由于以上特点，使镀铝薄膜成为一种性能优良、经济美观的新型复合薄膜，在许多方面已取代了铝箔复合材料。
主要用于风味食品、农产品的真空包装，以及药品、化妆品、香烟的包装。
另外，镀铝薄膜也大量用作印刷中的烫金材料和商标标签材料等。
二、镀膜基材镀铝薄膜的基材主要是塑料薄膜和纸张。
真空蒸镀工艺对被镀基材有以下几点要求：（1）耐热性好，基材必须能耐受蒸发源的辐射热和蒸发物的冷凝潜热。
（2）从薄膜基材上产生的挥发性物质要少；对吸湿性大的基材，在镀膜前理。
（3）基材应具有一定的强度和表面平滑度。
（4）对蒸镀层的粘接性良好；对于PP、PE等非极性材料，蒸镀前应进行表面处理、以提高与镀层的粘接性。
常用的薄膜基材有：BOPET、BONY、BOPP、PE、PVC等塑料薄膜和纸张类。
真空蒸镀原理
真空蒸镀原理
真空蒸镀是一种常用的表面处理技术，它通过在真空条件下将
金属或化合物材料蒸发成蒸气，然后沉积在基材表面，形成一层薄膜。
这种技术在电子、光学、机械等领域有着广泛的应用，下面我
们就来详细了解一下真空蒸镀的原理。
首先，真空蒸镀的基本原理是利用真空条件下的物理过程，通
过蒸发源将固体材料加热至一定温度，使其蒸发成蒸气。
蒸气分子
在真空中自由扩散，并沉积在基材表面，形成薄膜。
在这个过程中，蒸发源的材料、温度、真空度以及沉积时间等参数都会对薄膜的性
能产生影响。
其次，真空蒸镀的原理还涉及到薄膜的成核和生长过程。
蒸发
的材料蒸气在基材表面成核形成微小颗粒，然后这些颗粒在基材表
面扩散并结合，最终形成一层致密的薄膜。
在这个过程中，薄膜的
结构、成分、晶粒大小和取向等都会受到影响，进而影响薄膜的性能。
此外，真空蒸镀的原理还与薄膜的成分和性能有关。
不同的蒸
发源材料会形成不同成分的薄膜，而薄膜的成分又直接影响着其光
学、电学、机械等性能。
因此，在真空蒸镀过程中，需要严格控制蒸发源的材料和温度，以及基材的清洁度和温度，以确保薄膜的成分和性能符合要求。
总的来说，真空蒸镀的原理是通过在真空条件下将固体材料蒸发成蒸气，然后沉积在基材表面形成薄膜。
在这个过程中，蒸发源的材料、温度、真空度、沉积时间等参数都会对薄膜的性能产生影响，同时薄膜的成核和生长过程、成分和性能也都与真空蒸镀的原理密切相关。
通过深入了解真空蒸镀的原理，我们可以更好地控制薄膜的成分和性能，从而满足不同领域的应用需求。
真空蒸镀概述
真 空 蒸 镀 原 理
1. 真空蒸发镀膜的三种基本过程：
① 热蒸发过程 ② 气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这 2. 些粒子在环境气氛中的飞行过程。
③ 蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续 薄膜。
3. 真空蒸镀的优缺点：
4. 优点：是设备比较简单、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；薄膜的生长机理比较单纯。
膜厚的测量方法
介绍以下几种方法
○ 称重法：微量天平法、石英晶体振荡法 ○ 电学方法：电阻法、电容法、电离式监控计法 ○ 光学方法：光吸收法、光干涉法、等厚干涉条纹法
(1)触针法：差动变压器法、阻抗放大法、压电元件法
称重法:微量天平法
原理：是将微量天平设置在真空室内，把蒸镀的基
片吊在天平横梁的一端，测出随薄膜的淀积而产生
触针测厚计的传感器 差动变压器法；(b)阻抗法
(b) 阻抗放大法
由于触针上下运动使电感器的间隙d发生相 应的变化时，感抗随之变化，导至线圈阻抗 改变。再利用放大电路放大并显示该阻抗的 变化量，即可表征触针上下运动的距离。
电阻蒸发源
○ 采用钨等高熔点金属，做成适当形状的蒸发源，其上装入待蒸发材料， 让电流通过，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 。
电子束蒸发源
将蒸发材料放入水冷铜坩埚中，直接利用电子束加热，使蒸发材料气化蒸发后凝结 在基板表面成膜，是真空蒸发镀膜技术中的一种重要的加热方法和发展方向。
测量的薄膜膜厚t为：
触针法
(a) 差动变压器法
原理:在针尖上镶有曲率半径为几微米的蓝宝石或金刚石的触针，使其在薄膜表面上移动时，由 于试样的台阶会引起触针随之作阶梯式上下运动。再采用机械的、光学的或电学的方法，放大触 针所运动的距离并转换成相应的读数，该读数所表征的距离即为薄膜厚度。
一种高亮透明反光膜的真空蒸镀工艺的制作方法
一种高亮透明反光膜的真空蒸镀工艺的制作方法真空蒸镀是一种在真空条件下，利用蒸发物质的气相沉积在基底上形成薄膜的技术。
以下是一种高亮透明反光膜的真空蒸镀工艺的制作方法的一般步骤：
1. 基底准备：选择适合真空蒸镀的基底材料，并确保其表面光洁、平整。
2. 真空室抽真空：将基底放入真空室内，并使用真空泵将真空室内的气压降低到合适的真空度。
3. 加热蒸发源：将蒸发物质（例如金属）加热至蒸发温度，使其蒸发成气相。
4. 气相沉积：蒸发物质的气相在真空室内向基底移动，并在基底表面沉积形成薄膜。
5. 控制厚度：通过控制蒸发物质的蒸发速度和沉积时间，可以控制薄膜的厚度。
6. 冷却和取出：在沉积完成后，让基底冷却，然后将其从真空室内取出。
需要注意的是，具体的真空蒸镀工艺会根据所使用的蒸发物质、基底材料和所需的薄膜性质而有所不同。
此外，还需要控制真空度、蒸发源温度、沉积速度等参数，以获得高质量的高亮透明反光膜。
这种制作方法通常需要专业的设备和技术，并且在实际操作中可能还需要进行其他的预处理、后处理步骤以及质量控制措施。
如果你对具体的制作方法有更详细的需求，建议参考相关的专业文献、研究报告或咨询相关领域的专家。
薄膜技术2- 真空蒸镀技术
元素的蒸发速率(物质通量) 元素的蒸发速率(物质通量)
当元素的分压低于其平衡蒸气压时，元素 发生净蒸发。反之，元素发生净沉积。蒸发时, 发生净蒸发。反之，元素发生净沉积。蒸发时, 单位表面上元素的净蒸发速率(物质通量) 单位表面上元素的净蒸发速率(物质通量)等于
αN A ( p e − p h ) Φ= 2πMRT
合金中各元素的热蒸发
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: 组元蒸发速率之比将随着时间而发生变化: 易于蒸发 的组元的优先蒸发将造成该组元的不断贫化，进而造 成该组元蒸发速率的不断下降。
解决这一问题的办法 使用较多的物质作为蒸发源，即尽量减小组元成分的相 对变化 采用向蒸发容器中不断地、但每次仅加入少量被蒸发物质 的方法，即使得少量蒸发物质的不同组元能够实现瞬间的 同步蒸发 利用加热至不同温度的双蒸发源或多蒸发源的方法，分别 控制和调节每个组元的蒸发速率(所谓三温度法) 控制和调节每个组元的蒸发速率(所谓三温度法)
化学气相沉积
化学气相沉积（ 化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）是经由气态的先驱物， CVD）是经由气态的先驱物， 通过气相原子、分子间的化学反应，生 成薄膜（及其他材料）的技术手段。
物理气相沉积方法的特点
使用固态或熔融态的物质作为沉积过程的源物质 源物质经过物理过程进入气相 在气相中及在衬底表面并不发生化学反应 使用相对较低的气体压力环境 低压PVD环境下： 低压PVD环境下： 其他气体分子的散射作用较小，气相分子的运动 路径为一直线； 气相分子在衬底上的沉积几率接近100% 气相分子在衬底上的沉积几率接近100%
实际面源情况下薄膜沉积速率随角度φ 的变化
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∫∫ Γ dA dt
e
= Γ Ae t
点蒸发源的示意图
dAc为衬底的面元，θ 为沉积面元的夹角 Ac为衬底的面元，
薄膜沉积的方向性和均匀性
在上述的蒸发总量中，只有那些运动方向处于衬底 所在空间角内的蒸发原子才会落在衬底上。由于已经假 设蒸发源为一点源，因而衬底面积元d 设蒸发源为一点源，因而衬底面积元dAe上沉积的物质 量取决于其对应的空间角大小，即衬底上沉积的物质的 量取决于其对应的空间角大小，即衬底上沉积的物质的 质量密度为
M Γ = α ( pe − p h ) 2πRT
（g/cm2⋅s）
由于元素的平衡蒸气压随温度的增加很快，因 而对元素蒸发速率影响最大的因素是蒸发源所 处的温度
元素的平衡蒸气压随温度的变化
由克劳修斯-克莱普朗(Clausius-Clapeyron)方程
dpe ∆H = dT T∆V
有
ln pe ≈ −
合金中各元素的热蒸发
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: 组元蒸发速率之比将随着时间而发生变化: 易于蒸发 的组元的优先蒸发将造成该组元的不断贫化，进而造 成该组元蒸发速率的不断下降。
解决这一问题的办法 使用较多的物质作为蒸发源，即尽量减小组元成分的相 对变化 采用向蒸发容器中不断地、但每次仅加入少量被蒸发物质 的方法，即使得少量蒸发物质的不同组元能够实现瞬间的 同步蒸发 利用加热至不同温度的双蒸发源或多蒸发源的方法，分别 控制和调节每个组元的蒸发速率(所谓三温度法) 控制和调节每个组元的蒸发速率(所谓三温度法)
化合物热蒸发的微观过程
过程类型 化学反应 实例 注释 无分解蒸发 MX(s或l)⇒ MX(s或l)⇒MX(g) SiO2, B2O3, 薄膜成分与原 始成分相同 始成分相同 AlN, AlN, CaF2 固态或液态分解蒸发 MX(s)⇒M(s)+(1/2)X2(g) Ag2S, Ag2Se 沉积物化学成 MX(s)⇒ MX(s)⇒M(l)+(1/n MX(s)⇒M(l)+(1/n)Xn(g) III-V化合物 分发生偏离 III分发生偏离 需使用独立的 蒸发源 气态分解蒸发 硫属化合物 MX(s)⇒ MX(s)⇒M(g)+(1/2)X2(g) CdS, CdSe 同上 CdS, 氧化物 MO2(s)⇒MO(g)+(1/2)O2 SiO2, TiO2 沉积物缺氧； (s)⇒ 沉积物缺氧； 可在氧气氛中 沉积
∆H e
RT
+I
如，液态Al的平衡蒸气压就满足关系式
15993 lgpe(Pa)= +14.533-0.999lgT-3.52×10-6T T
元素的平衡蒸气压随温度的变化
Ο —————— Ο Ο Ο
曲线上的点标明的是相应元素的熔点
元素的平衡蒸气压随温度的变化
Ο
曲线上的点标明 的是相应元素的 熔点
化学气相沉积
化学气相沉积（ 化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）是经由气态的先驱物， CVD）是经由气态的先驱物， 通过气相原子、分子间的化学反应，生 成薄膜（及其他材料）的技术手段。
物理气相沉积方法的特点
使用固态或熔融态的物质作为沉积过程的源物质 源物质经过物理过程进入气相 在气相中及在衬底表面并不发生化学反应 使用相对较低的气体压力环境 低压PVD环境下： 低压PVD环境下： 其他气体分子的散射作用较小，气相分子的运动 路径为一直线； 气相分子在衬底上的沉积几率接近100% 气相分子在衬底上的沉积几率接近100%
实际面源情况下薄膜沉积速率随角度φ 的变化
呈cosnφ函数型，n>1，表明蒸发源发出的物质具有明显的方向性
薄膜沉积的克努森盒
在蒸发沉积方法中常使用的克努森盒(Knudsen 在蒸发沉积方法中常使用的克努森盒(Knudsen cell)，相当于一个面蒸发源。它是在一个高温坩埚的 cell)，相当于一个面蒸发源。它是在一个高温坩埚的 上部开一个直径很小的小孔。在坩埚内，物质的蒸气 上部开一个直径很小的小孔。在坩埚内，物质的蒸气 压近似等于其平衡蒸气压；而在坩埚外，仍保持着较 高的真空度。与普通的面蒸发源相比，它具有较小的 有效蒸发面积，因此它的蒸发速率较低。但其蒸发束 流的方向性较好。最为重要的是，克努森盒的温度以 流的方向性较好。最为重要的是，克努森盒的温度以 及蒸发速率可以被控制得极为准确。 及蒸发速率可以被控制得极为准确。
化合物的热蒸发GaAs的情况 化合物的热蒸发GaAs的情况
化合物也多是以单个原子、但也有可能以分子的状 态蒸发进入气相。这取决于原子间结合力的强弱
薄膜沉积的方向性和均匀性
在物质蒸发的过程中，被蒸发原子的运动具有明 在物质蒸发的过程中，被蒸发原子的运动具有明 显的方向性。并且，蒸发原子运动的方向性对被沉积 显的方向性。并且，蒸发原子运动的方向性对被沉积 的薄膜的均匀性会产生重要的影响。 物质的蒸发源可以有不同的形态。距衬底较远、 尺寸较小的蒸发源可以被认为是点蒸发源。此时，可 尺寸较小的蒸发源可以被认为是点蒸发源。此时，可 设想被蒸发出的物质是由表面积为A 设想被蒸发出的物质是由表面积为Ae的小球面上均匀 地发射出来的，蒸发出来的物质总量M 地发射出来的，蒸发出来的物质总量Me等于 Me= 是物质的质量蒸发速度，d 其中Γ 是物质的质量蒸发速度，dAe为蒸发源的表面 积元，t 为蒸发时间。
（原子/cm （原子/cm2⋅s）
α 为一个介于 0∼1 之间的系数；pe 和ph 之间的系数；p 是元素的平衡蒸气压和实际分压。当 α=1， =1， 且ph=0 时，蒸发速率Φ 取得最大值
由此，可以计算物质的蒸发、沉积速率
元素的质量蒸发速率
元素蒸发速率的另一种表达形式为单位表 面上元素的质量蒸发速率 面上元素的质量蒸发速率
面蒸发源的示意图
物质蒸发源的另一种极端情况是面蒸发源
面蒸发源时薄膜沉积的均匀性
面蒸发源时，衬底面积元 dAe上沉积的物质量为
dM dM s M e cosθ cosφ = 2 dAs πr
其中，Me是面源的物质蒸发总量。影响薄膜沉积速度 其中，Me是面源的物质蒸发总量。影响薄膜沉积速度 的参数中又增加了一个与蒸发源平面法线间的夹角φ， 即假设了面源蒸发的方向性遵从余弦关系。
真空蒸发法的特点
蒸发法的显著特点之一是其较高的背底 真空度。在较高的真空度下： 不仅蒸发出来的物质原子或分子具 有较长的平均自由程，可以直接沉 积到衬底表面上; 积到衬底表面上; 且还可以确保所制备的薄膜具有较 高的纯净度。
薄膜蒸发沉积装置的示意图
Ο
装置的主要组成：真空环境、蒸发源、衬底…… 装置的主要组成：真空环境、蒸发源、衬底…… 原则上，真空度应越高越好（∼ 原则上，真空度应越高越好（∼10-5Pa） Pa）
第二讲
薄膜材料制备的真空蒸发法
Preparation of thin films by vacuum evaporation
பைடு நூலகம்
提
元素的热蒸发
要
化合物与合金的热蒸发 蒸发沉积薄膜的均匀性 制备薄膜材料的各种蒸发方法
物理气相沉积
物理气相沉积（ 物理气相沉积（physical vapor deposition, PVD）是利用某种物理过程 PVD） 物质的热蒸发或在粒子轰击下物质 表面原子的溅射，不涉及化学反应过程 的，实现原子从源物质到薄膜的可控转 移的薄膜（及其他材料）制备方法。
元素的蒸发速率(物质通量) 元素的蒸发速率(物质通量)
当元素的分压低于其平衡蒸气压时，元素 发生净蒸发。反之，元素发生净沉积。蒸发时, 发生净蒸发。反之，元素发生净沉积。蒸发时, 单位表面上元素的净蒸发速率(物质通量) 单位表面上元素的净蒸发速率(物质通量)等于
αN A ( p e − p h ) Φ= 2πMRT
化合物的热蒸发
在化合物的蒸发过程中，蒸发出来的物质 蒸气可能具有完全不同于其固态源物质的 化学成分，如SiO 化学成分，如SiO2 ⇒ SiOx, x=0∼2。 x=0∼ 另外，气相分子还可能发生一系列的化合 与分解过程。 这些现象的直接后果是沉积后的薄膜成分 这些现象的直接后果是沉积后的薄膜成分 可能偏离化合物原来化合物的化学组成! 可能偏离化合物原来化合物的化学组成!
合金中各元素的热蒸发
合金中原子间的结合力小于在化合物中不 同原子间的结合力。 因而，合金中各元素的蒸发过程可以被近 似视为是各元素相互独立的蒸发过程，就 像它们在纯元素蒸发时的情况一样。 即使如此，合金在蒸发和沉积过程中也会 产生成分的偏差。
合金中各元素的热蒸发
例如，当AB二元合金组成理想溶液时, 例如，当AB二元合金组成理想溶液时, 由拉乌尔 (Raoult)定律，合金中组元B的平衡蒸气压p (Raoult)定律，合金中组元B的平衡蒸气压pB将正比于纯 组元B的平衡蒸气压p (0)和该组元的摩尔分数x 组元B的平衡蒸气压pB(0)和该组元的摩尔分数xB pB=xB pB(0) 因而，A 因而，A、B两组元的蒸气压之比 pA/pB=xApA(0)/xBpB(0) (0)/x 或, 两组元蒸发速度之比
Ο
元素蒸发时的形态
一般认为， 纯元素多是以单个原子、 一般认为 ， 纯元素多是以单个原子 、 但 有时也可能是以原子团的形式蒸发进入气相 的。比如： Cu, As2
元素的蒸发
根据物质的特性,物质的蒸发有两种类型: 根据物质的特性,物质的蒸发有两种类型:
在低于熔点时，元素的蒸气压已较高( Cr、 在低于熔点时，元素的蒸气压已较高(如Cr、Ti 、Mo、Fe、Si等)。此时，直接利用由固态物质 Mo、Fe、Si等 此时， 的升华现象，即可实现元素的热蒸发 升华现象， 即使是到了元素的熔点以上， 即使是到了元素的熔点以上 ， 其平衡蒸气压也 低于10 Pa。 此时， 低于 10-1Pa。 此时， 需要将物质加热到其熔点以 上。大多数金属的热蒸发属于这种情况 大多数金属的热蒸发属于这种情况 石墨没有熔点，而其升华温度又很高， 石墨没有熔点 ，而其升华温度又很高， 因而多利用 石墨电极的放电过程来使碳元素发生热蒸发 石墨电极的放电过程来使碳元素发生热蒸发