真空镀膜实验报告
真空蒸发镀膜实验报告
真空蒸发镀膜实验报告真空蒸发镀膜实验报告引言:镀膜技术是一种常用的表面处理方法,它可以提高材料的光学、电学、磁学等性能。
在镀膜技术中,真空蒸发镀膜是一种常见的方法。
本实验旨在通过真空蒸发镀膜实验,探究其原理和应用。
一、实验原理真空蒸发镀膜是利用物质在真空环境下的蒸发和沉积过程,将所需材料以原子或分子形式沉积在基材表面,形成一层薄膜。
在真空环境下,物质的蒸发速度与环境压力成反比,因此通过调节真空度可以控制蒸发速度,从而控制薄膜的厚度。
二、实验步骤1. 准备实验装置:将真空蒸发镀膜装置连接至真空泵,确保系统处于良好的真空状态。
2. 准备基材:清洗基材表面,确保表面干净无尘。
3. 准备镀膜材料:选择合适的镀膜材料,将其切割成适当大小的块状。
4. 蒸发源安装:将镀膜材料放置在蒸发源中,将蒸发源安装至真空腔室内。
5. 开始蒸发:打开真空泵,开始抽真空,待真空度达到要求后,打开蒸发源,开始蒸发镀膜。
6. 控制薄膜厚度:根据需要的薄膜厚度,调节蒸发源的功率和蒸发时间。
7. 结束蒸发:薄膜蒸发完成后,关闭蒸发源和真空泵,将装置恢复到常压状态。
8. 检查膜层质量:使用显微镜或其他测试设备检查膜层的均匀性和质量。
三、实验结果通过本次实验,我们成功制备了一层金属薄膜。
经过显微镜观察,我们发现薄膜均匀且质量良好。
通过测量,我们得到了薄膜的厚度为300纳米。
四、实验讨论1. 蒸发源选择:在真空蒸发镀膜实验中,蒸发源的选择对薄膜的质量和性能起着重要作用。
不同的材料具有不同的蒸发特性,因此在实验前需要仔细选择合适的蒸发源。
2. 控制薄膜厚度:薄膜的厚度直接影响其光学和电学性能。
在实验中,我们通过调节蒸发源功率和蒸发时间来控制薄膜的厚度。
在实际应用中,可以通过监测蒸发速率和实时测量薄膜厚度来实现更精确的控制。
3. 薄膜质量检查:薄膜的均匀性和质量是评价镀膜效果的重要指标。
在实验中,我们使用显微镜观察薄膜表面,确保其均匀性。
在实际应用中,还可以使用光学测试仪器、电学测试仪器等进行更详细的检测。
真空镀膜实验报告数据分析
真空镀膜实验报告数据分析终结版真空镀膜实验报告真空工艺品镀膜摘要:通过在真空中对玻璃片进行镀膜,来了解真空镀膜的原理及具体操作。
通过自己选材,设计,镀膜等一系列的过程,来提高自我的分析问题和解决问题的能力。
关键字:真空度;镀膜;原子转移1引言真空镀膜指在真空中将金属或金属化合物沉积在基体表面上,从技术角度可分40年代开始的蒸发镀膜、溅射镀膜和70年代才发展起来的离子镀膜、束流沉积等四种。
真空镀膜有以下优点:(1)、它可以用一般的金属(铝、铜)代替日益缺乏的贵重金属(金、银)并使产品降低成本,提高质量,节省原材料。
(2)、由于真空分子碰撞少,污染少,可获得表面物理研究中所要求的纯洁、结构致密的薄膜。
(3)、镀膜时间和速度可以准确的控制,所以可以得到任意厚度均匀或非均匀薄膜。
(4)、被镀件和蒸镀物均可以是金属或非金属,镀膜时被镀件表面不受损坏,薄膜与基体具有同等的光洁度[1]。
可以这样说,真空镀膜实验在某种意义上讲奠定了薄膜材料的基础,真空镀膜实验也成为近代物理实验或材料专业实验的重要一分子,它成为学生了解真空现象,掌握真空技术、应用真空条件进行工作的一把钥匙[2]。
2真空蒸发镀膜原理任何物质在一定温度下,总有一些分子从凝聚态(固态、液态)变为气态离开物质表面,但固体在常温下,这种蒸发量是极小的。
如果将固体材料置于真空中加热至材此材料蒸发温度时,在汽化热作用下材料的分子或原子具有足够的热振动能量去克服固体表面间的吸引力,并以一定的速度逸出变成气态分子或原子向四周迅速蒸发散射。
当真空度高,分子自由程λ远大于蒸发器与被镀物的距离d时[一般要求=(2~3)d],材料的蒸气分子在散射途中才能无阻挡地直线到达被镀物和真空室表面。
在化学(化学键引力起的吸附)作用下,蒸气分子就吸附在基片表面上。
当基片表面温度低于某一临界温度,则蒸气分子在其表面凝结,即核化过程,形成“晶核”。
当蒸气分子入射到基片上的密度较大时,晶核逐渐长大,而成核数目并不显著增多。
真空镀膜实验报告
真空镀膜实验报告真空镀膜实验报告摘要:本实验在获得真空环境的基础上,在真空室内进⾏镀膜。
在实验中需要复习获得真空的步骤和注意事项,学会使⽤蒸发镀膜设备,和在玻璃上镀锡的操作⽅法。
关键词:真空镀膜蒸发镀膜引⾔:真空镀膜⼜叫物理⽓相沉积,它是利⽤某种物理过程,如物质的热蒸发或在受到粒⼦束轰击时物质表⾯原⼦的溅射等现象,实现物质从源物质到薄膜的可控的原⼦转移过程。
物理⽓相沉积技术中最为基础的两种⽅法就是蒸发法和溅射法。
在薄膜沉积技术发展的最初阶段,由于蒸发法相对于溅射法具有⼀些明显的优势,包括较⾼的沉积速度,相对较⾼的真空度以及由此导致的较⾼的薄膜质量等,因此蒸发法受到了相对教⼤程度的重视。
但另⼀⽅⾯,溅射法也有⾃⼰的优势,包括在沉积多元合⾦薄膜时化学成分容易控制,沉积层对衬底的附着⼒较好等。
真空镀膜的操作是将固体材料置于真空室内,在真空条件下,将固体材料加热蒸发,蒸发出来的原⼦或分⼦能⾃由地弥布到容器的器壁上。
当把⼀些加⼯好的基板材料放在其中时,蒸发出来的原⼦或分⼦就会吸附在基板上逐渐形成⼀层薄膜。
正⽂:⼀、实验原理1、真空泵简介(1)机械泵机械泵通过不断改变泵内吸⽓空腔的容积,使被抽容器内⽓体的体积不断膨胀压缩从⽽获得真空,常⽤的是旋⽚式机械泵。
它主要由定⼦、转⼦、旋⽚、弹簧等组成。
机械泵的极限真空度为Pa 110 ,它主要由机械泵油的饱和蒸汽压和泵的机械加⼯精度决定的。
当达到极限真空度时,抽⽓和漏⽓的速度相等,真空度不再变化。
如果将两个机械泵组合起来,可以将真空度提⾼⼀个数量级。
旋⽚式机械泵使⽤注意:1)检查油槽中油液⾯的⾼度是否符合规定,机械泵转⼦的转动⽅向与规定⽅向是否⼀致;2)机械泵停⽌⼯作时,要⽴即使进⽓⼝与⼤⽓相通,防⽌回油现象。
这步由机械泵上的电磁阀⾃动进⾏。
3)机械泵不宜⼯作过长,否则会影响使⽤寿命。
(2)扩散泵扩散泵利⽤⽓体扩散现象来抽⽓的。
利⽤⾼速定向喷射的油分⼦在喷嘴出⼝处的蒸汽流中形成⼀低压,将扩散进⼊蒸汽流的⽓体分⼦带⾄泵⼝被前级泵抽⾛。
真空镀膜实验报告
-3 p/10 Pa
T/s
33 36 39 42 45 48 51
p/10-3Pa
13.4 13.8 14.2 14.0 14.0 14.3 14.3
T/s
63 66 69 72 75 78 81
p/10-3Pa
14.4 14.5 14.6 14.7 14.9 15.0 15.2
T/s
93 96 99 102 105 108 111
600 630 660 690 720 750 780 810 840 870
21.1 20.3 19.8 19.3 18.7 18.3 17.8 17.4 17.0 16.6
1500 1530 1560 1590 1620 1650 1680 1710 1740 1770
11.6 11.4 11.3 11.1 11.0 10.8 10.7 10.6 10.4 10.3
p/10-3Pa
8.1 8.1 8.1 8.1 8.1 8.0
T/s
63 66 69 72 75 78
p/10-3Pa
7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9
T/s
93 96 99 102 105 108
p/10-3Pa
7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9
8.0 8.0 8.0 7.9 8.0 8.0
钨钼合金电阻加热器, 用于蒸发浸润的紫铜材料。蒸发温度约 1084.4 ◦C。 b) 溅射法:
通过气体辉光放电产生的正离子轰击靶材表面,是原子或分子由靶材表面 直接溅射飞出,在基片上得到与靶材基本一致的薄膜。
实验内容
1. 取 20cm 的钼丝和 3cm 长的铜丝,分别用砂纸打磨、用水冲洗。
2. 将钼丝往螺丝钉上缠绕,制成螺旋电阻加热器,并将其两段牢固地连接到真 空室里的蒸发电极上。将打磨好的铜丝对折放入钼丝的螺旋管中。 3. 取一基片,用滤纸抹干净后置于载物台上。把内筒罩在载物台周围。用酒精 棉签、刷子、洗耳球等清理真空室的底部尤其是橡胶密封圈,保证良好的密 封性,然后将玻璃罩安装就位。 4. 抽真空: 直接按下高真空键。 当分子泵开始工作后, 打开蒸发选择开关以测试 钨钼电阻丝已经正常接入电路。当分子泵转速达到 704r/s 并保持该转速时, 开始每 30s 记录一次压强 P,直到压强降到 8×10-3Pa。
真空镀膜工艺的原理与实践实验报告
真空镀膜工艺的原理与实践实验报告实验报告实验名称:真空镀膜工艺的原理与实践实验目的:了解真空镀膜的工艺原理和过程,拓展学生视野锻炼其动手能力。
实验装置:本实验采用北京中科科仪生产的SBC-2型多功能试样表面处理机,该处理机是为扫描电镜和电子探针等进行试样制备的设备,可进行真空蒸碳、真空镀膜和离子溅射,它也可以在高纯氩气的保护之下进行多种离子处理。
用本设备处理的试样既可用于样品的外貌观察又可以进行成分分析,尤其是成分的定量分析更为适宜。
本仪器装有分子泵,分子泵系统特别适用于对真空要求高、真空环境好的用户选用。
实验方案及操作:1.按真空镀膜零部件图(图1)安装所需零部件,其中试样放在样品杯上2.在金属蒸发头电极上接上钨丝加热器,将钨丝做成Ⅴ型。
3.将待蒸发物缠到钨丝上。
4.接金属蒸发头引线,盖上钟罩,对钟罩抽真空使其真空度达到7×10-1 ―×10-2Pa。
5.把“蒸发电极选择开关”(8)选取在钨丝所置的电极序号上。
6.按动“档板按钮开关”(12),当挡板处于挡住位置时,立即松开。
7.打开“试样旋转开关”(10),调节“试样转速调节”旋钮(11),使它以适当的速度旋转。
8.旋转“加热电流调节” 旋钮(9),使钨丝加热呈赤红状态,镀膜物质开始熔融后,退去加热电流。
9.按动“档板开关按钮”(12),使挡板打开。
10.进一步旋转“加热电流调节” 旋钮(9),使加热器呈发光状态。
11.当镀膜物质全部蒸发完后,使“蒸发电极选择开关” (8)、“加热电流调节” (9)、“试样旋转开关” (10)、“档板开关按钮” (12)等复位到“0” 处或关闭。
12.按“放气按键”(4),对钟罩内放气,取出试样。
※ 每次蒸镀金属完毕,一定将零件垫片、垫块、垫柱、有机玻璃螺钉、玻璃罩等上的残余金属膜完全清洗干净,或者在蒸镀时对其进行遮盖保护,使其不被蒸上金属,否则金属膜将影响离子处理时加高压实验结果:1样品被镀上被蒸发金属,并且样品表面的金属光泽随镀层厚度的增加而逐渐呈现出镀层j金属的光泽。
真空镀膜实验报告 (1)
真空镀膜 预习报告陈嘉琦 11990302【摘要】真空镀膜最为基础的两种方法就是蒸发法和溅射法。
本实验采用的是蒸发法镀膜。
理想的镀膜结果应在真空环境下进行,所以先对真空室进行抽真空,再进行镀膜。
一、引言真空镀膜也叫物理气相沉积(PVD :physics vaporous deposit ),它是利用某种物理过程,如物质的热蒸发或在受到粒子束轰击时物质表面原子的溅射等现象,实现物质从源物质到薄膜的可控的原子转移过程。
物理气相沉积技术中最为基础的两种方法就是蒸发法和溅射法。
不仅两种物理气相沉积方法已经大量应用于各个技术领域之中,而且为了充分利用这两种方法各自的优点,还开发出了许多介于上述两种方法之间的新的薄膜沉积技术。
二、实验目的1、复习巩固真空的获取实验2、完成镀膜过程三、实验原理真空镀膜是在真空室中进行的(一般气压低于Pa 2103.1-⨯),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2SiO 、ZnS )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。
现在对源加热方式、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。
(1)源加热器如图(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。
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。
图1(c)是一种电子束蒸发源的示意图。
它是利用高电压加速并聚焦的电子束经磁偏转,在真空中直接打到蒸发源表面,使蒸发物表面的局部温度升高并溶化来实现真空沉积的。
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。
实验十二真空镀膜
实验十二真空镀膜引言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Plücker接踵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,高真空蒸发镀膜又取得了飞速发展,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,而且在1939年由德国的Schott等人镀制出金属的FabryPerot干与滤波片,1952年又做出了顶峰值、窄宽度的全介质干与滤波片。
真空镀膜技术历经一个多世纪的发展,目前已普遍用于电子、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、新手腕、新方式。
实验目的1.了解真空镀膜机的结构和利用方式。
2.掌握真空镀膜的工艺原理及在基片上蒸镀光学金属、介质薄膜的工艺进程。
3.了解金属、介质薄膜的光学特性及用光度法测量膜层折射率和膜厚的原理。
实验原理从镀膜系统的结构和工作机理上来讲,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、应用普遍的镀膜方式。
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彼此发生碰撞,任意两次持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=(8.2-1)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 (8.2-2)式中:P 为气体平均压强(单位为Torr)。
表8.2-1列出了各类真空度(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)
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。
实验报告真空镀膜6
东北师范大学远程与继续教育学院(网络教育)实验报告学习中心:山西晋中介休纺织厂教学点奥鹏专业名称:物理学课程名称:近代物理实验学号:201108015237姓名:李增奇2 0 1 3年 5 月3 日报告正文 课程名称:近代物理实验实验日期:2013 年 5 月 3 日 编号NO : 6 开始时间: 14 时 00 分; 结束时间:15 时 00 分;实验题目:真空镀膜同 组 者:李增奇 左海龙 房玉风内 容:实验题目:真空镀膜作者及工作单位:李增奇 山西省介休市义安一中内容提要:通过本实验,我们温习了真空的特点、获得和测量,学习掌握真空蒸发镀膜的基本原理,通过热蒸发法用金属锡为材料对基底玻片表面进行了镀膜。
关键词:真空 真空镀膜 实验探究实验原理:真空镀膜是在真空室中进行的,当需要蒸发的材料加热到一定温度时,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。
要使玻璃表面在真空室中镀上一层厚度均匀的膜,为此对玻璃的表面就有一定的要求,比如清洁,没有油污等。
在真空条件下可减少蒸发材料的原子、分子在飞向制品过程中和其他分子的碰撞,减少气体中的活性分子和蒸发源材料间的化学反应(如氧化等),从而提供膜层的致密度、纯度、沉积速率和与附着力。
通常真空蒸镀要求成膜室内压力等于或低于10-2Pa ,对于蒸发源与被镀制品和薄膜质量要求很高的场合,则要求压力更低(10-5Pa )。
实验方案:1.镀膜方式真空镀膜按其方式不同可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和现代发展起来的离子镀膜。
这里用真空蒸发镀膜技术。
蒸发镀膜是通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面。
这种方法最早由M.法拉第于1857年提出,现代已成为常用镀膜技术之一。
在一定的温度下,每种液体或固体都有特定的平衡蒸汽压。
只有当环境中被蒸发物质的分压降低到它们的平衡蒸汽压以下,才可能有物质的蒸发。
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
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 2
深圳大学实验报告课程名称:近代物理实验实验名称:真空镀膜学院:物理科学与技术学院组号指导教师:报告人:学号:实验地点实验时间实验报告提交时间:一.实验目的1.、直接地接触薄膜材料,对薄膜材料有一个直观的感性认识;2.了解和学会直流磁控溅射制备金属薄膜的原理和方法;3.了解清洗基片和测量薄膜膜厚的方法。
二.实验仪器直流磁控溅射镀膜机;气体质量流量计;数显复合真空计;超声波清洗器;石英晶体振荡膜厚监控仪;氩气;K9玻璃基片等。
三.实验原理一、真空的获得和测量1.真空的获得各级真空,均可通过各种真空泵来获得.不同的真空泵,都不可能在整个真空范围内工作,有些泵可直接从大气压下开始工作,但极限真空度都不高,如机械泵和吸附泵,通常这类泵用作前级泵;而有些泵则只能在一定的预备真空条件下才能开始正常工作,如扩散泵、离子泵等,这类泵需要前级泵配合,可作为高真空泵.一般利用分子泵-机械泵组来获得10-2Pa以上的高真空。
本实验真空系统的主泵选分子/增压泵,前级泵选用直联高速旋片式机械泵。
(1)机械泵: 获得低真空常用的方法是采用机械泵.机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积,使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵.机械泵的种类很多,目前常用的是旋片式机械泵.机械泵可以从大气压开始工作,常被用来获得高真空泵的前缀真空和高真空系统的预备真空。
通常,机械泵的极限压强为1×10-1 Pa.(2) 分子/增压泵:最早用来获得高真空的泵是扩散泵,目前依然广泛使用.2..真空的测量测量真空度的装置称为真空计或真空规.由于被测量的真空度范围很广,真空计的种类很多.根据气体产生的压强、气体的粘滞性、动量转换率、热导率、电离等原理制成了各种真空计.本实验选用数显复合真空计来测量镀膜室内的真空度,测量范围:1×105Pa~1×10-4Pa。
二、基片的清洗方法基片上的污染物会影响在它上面形成的薄膜的性质。
真空蒸发镀膜演示实验实验报告
真空蒸发镀膜演示实验实验报告随着科学技术和生产的发展, 真空镀膜技术飞速进步, 日益完善。
真空镀膜技术已从以真空热蒸发法为主要手段的情况发展成包括电子束加热蒸发、溅射、离子镀、激光蒸发以及各类化学气相沉积等许多各具特色的高新技术在内的新的科学。
真空镀膜技术已成为光学仪器、激光技术、光电子技术、半导体器件技术、照明工程、建筑材料、光纤通讯、薄膜超导、计算机及声像产品的光磁薄膜记录等诸多高新技术的重要支柱之一, 它早已渗透到科学技术的各个领域和生产的各个行业, 以其特有的, 往往是不可替代的工艺技术发挥着越来越重要的作用。
真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术, 是表面工程技术领域的重要组成部分。
真空镀膜技术是使置待镀金属和被镀塑料制品位于真空室内, 采用一定方法加热待镀材料, 使金属蒸发或升华, 金属蒸汽遇到冷的塑料制品表面凝聚成金属薄膜。
在真空条件下可减少蒸发材料的原子、分子在飞向塑料制品过程中和其他分子的碰撞, 减少气体中的活性分子和蒸发源材料间的化学反应(如氧化等), 从而提供膜层的致密度、纯度、沉积速率和与附着力。
通常真空蒸镀要求成膜室内压力等于或低于10-2Pa, 对于蒸发源与被镀制品和薄膜质量要求很高的场合, 则要求压力更低( 10-5Pa )。
镀层厚度0.04-0.1um,太薄, 反射率低;太厚, 附着力差, 易脱落。
厚度0.04时反射率为90%。
从而使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, 达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。
真空镀膜技术在塑料制品的应用上最为广泛。
塑料具有易成型, 成本低, 质量轻, 不腐蚀等特点, 塑料制品应用广泛, 但因其缺点制约了扩大应用, 如不美观、易老化、机械性能差、耐热差、吸水率高等。
通过真空镀膜技术的应用, 使塑料表面金属化, 将有机材料和无机材料结合起来, 大大提高了它的物理、化学性能。
真空镀膜实验报告
真空镀膜实验报告学生姓名:武晓忠学号:201211141046 指导老师:王海波【摘要】本实验意在通过利用DM-450型真空镀膜机镀膜,采用λ/4法进行控制,熟悉抽真空以及镀膜机使用的方法。
并通过TU1221真空双光束紫外和可见光分光光度计测量T-λ曲线,测量介质干涉滤光片的三个重要参数λ0,T max,△λ/λ0【关键词】抽真空干涉滤光片透过率【引言】自然界中许多美丽的景物,如蝴蝶翅膀,孔雀羽毛以及肥皂泡等,它们的的观赏效果都与透明层反射的广播的干涉有关。
从而发现薄膜的干涉现色彩现象起,特别是1930年真空蒸发设备的出现后,人们对薄膜科学技术进行了大量的研究。
在光学薄膜技术中,多层多周期的光学薄膜最为突出,而窄带干涉滤光片则是这一技术中最重要的应用之一,它是将宽带光谱变为窄带光谱的光学元件。
一种典型的干涉滤光片是在玻璃基片上镀制“银—介质—银”三层膜,前后两层银膜构成两个平行的高反射率版,介质莫层通常为冰晶石或氟化镁等,作为间隔曾。
这种干涉滤光片是在法布里-珀罗干涉仪基础上改进而成的,因为被称为法布里-珀罗干涉滤光片。
它在光学,光谱学,光通信,激光以及天文物理等许多科学领域得到了广泛的应用。
若n为间隔层介质折射率,d为该层集合厚度,则间隔层的光学厚度nd决定了滤光片的透射峰值波长λ0,nd=λ0m,nϵN(1)2其中m是整数。
银层反射率的主要作用决定了法布里-珀罗干涉腔的惊喜常熟,从而对滤光片的峰值透射率T M和半宽度∆λ产生影响。
由滤光片特性曲线图2.可见T M一半处对应的波长为λ1和λ2,相应的透过率的宽度为∆λ=λ2−λ1,这就是滤光片的性能的一个重要参数,称为半高宽。
因银层具有很强的吸收,用银作反射的层的“金属-介质”干涉滤光片的透射率很难高于40%。
而用多层透明介质膜过程的高反射率膜板代替银层构成的干涉滤光片弥补这一缺点,课使峰值透射率高达80%以上。
这就是全介质型干涉滤光片。
图1. 法布里-珀罗干涉滤光片结构示意图二、实验原理1、反射膜1)光线在单一分界面上的反射光线垂直入射到透明介质界面时,反射系数r和反射率R分别为r=n i−n tn i+n t(2)R=r2=(n i−n tn i+n t )2(3)其中n i, n t分别是两种介质的折射率。
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
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。
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近代物理实验报告真空镀膜实验学院班级姓名学号时间 2014年4月20日真空镀膜实验实验报告【摘要】:真空镀膜也叫物理气相沉积(PVD:physics vaporous deposit),它是利用某种物理过程,如物质的热蒸发或在受到粒子束轰击时物质表面原子的溅射等现象,实现物质从源物质到薄膜的可控的原子转移过程。
物理气相沉积技术中最为基础的两种方法就是蒸发法和溅射法。
本实验中用到的是蒸发镀膜法来进行真空镀膜,从而了解真空镀膜的原理和操作。
【关键词】:真空镀膜、蒸发镀膜法【引言】:真空镀膜也叫物理气相沉积(PVD:physics vaporous deposit),它是利用某种物理过程,如物质的热蒸发或在受到粒子束轰击时物质表面原子的溅射等现象,实现物质从源物质到薄膜的可控的原子转移过程。
物理气相沉积技术中最为基础的两种方法就是蒸发法和溅射法。
在薄膜沉积技术发展的最初阶段,由于蒸发法相对溅射法具有一些明显的优点,包括较高的沉积速度,相对较高的真空度以及由此导致的较高的薄膜质量等,因此蒸发法受到了相对较大程度的重视。
但另一方面,溅射法也具有自己的一些优势,包括在沉积多元合金薄膜时化学成分容易控制,沉积层对衬底的附着力较好等。
同时,现代技术对于合金薄膜材料的需求也促进了各种高速溅射方法以及高钝靶材,高钝气体制备技术的发展,这些都使得溅射法制备的薄膜质量得到了很大的改善。
如今,由于气相中各组分能够充分的均匀混合,制备的材料组分均匀,易于掺杂,制备温度低,适合大尺寸薄膜的制备,并且能够在形状不规则的衬底上生长薄膜等优点,不仅上述两种物理气相沉积方法已经大量应用于各个技术领域之中,而且为了充分利用这两种方法各自的优点,还开发出了许多介于上述两种方法之间的新的薄膜沉积技术。
【正文】一、实验原理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SiO2、ZnS)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。
(1)源加热器(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,加热器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、硫化锌、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。
图1(c)是一种电子束蒸发源的示意图。
它是利用高电压加速并聚焦的电子束经磁偏转,在真空中直接打到蒸发源表面,使蒸发物表面的局部温度升高并溶化来实现真空沉积的。
电子束可使熔点高达3000℃以上的材料熔化。
电子束蒸发时,蒸发物中心局部熔融并为汽化时,其边缘部分仍处于固体状态,这样就可避免蒸发物与坩埚的反映,保证蒸发物不受沾污。
(2)物质的蒸发速度在一定的温度下,每种液体或固体物质都有特定的平衡蒸气压。
只有当环境中被蒸发物质的分压降低到它们的平衡蒸气压以下时,才可能有物质的净蒸发。
单位源物质表面上物质的净蒸发速率为(详细推导见参考文献2,P4):其中,Γ为单位物质表面的质量蒸发速度,M为分子或原子的相对原子质量,T 是气体的热力学温度,R 为气体常数,NA 为阿伏伽德罗(Avogadro)常数。
由于物质的平衡蒸气压随着温度的上升增加很快,因而对物质蒸发速度影响最大的因素是蒸发源的温度。
(3)真空度对膜层质量的影响。
真空镀膜对真空度的要求是出于以下两方面的考虑:A. 真空度足够高,可以使蒸汽分子以射线状从蒸发源向基体发射。
这样可以使蒸发材料的利用率及沉积速率大大提高。
在正常工作时要求真空室内气体分子的平均自由程比蒸发源到被镀基体的距离大得多。
真空室内残余气体分子的平均自由程可以由下式表示:其中,n 为单位体积内气本分子数,σ为气体分子的有效直径。
此式表明,气体分子平均自由程决定于单位体积内的分子数n,由于n 正比于气体压强P,因此λ与P 成反比,或者说,气体分子自由程与真空度成正比。
一般要求气体分子平均自由程是源到基体距离(h)的2~3倍,因此对于h =20cm的真空镀膜机,要求其真空度为帕至帕。
B. 如果没有足够高度的真空度,真空室内的残余气体分子可能是很可观的。
由空气动力学可知,当气压为1.3×帕时,每平方厘米基体表面,每秒钟内,可有5×个气体分子与其发生碰撞。
由于残余气体中包含各种气体成份,尤其是氧等气体分子容易被基体吸附后改变膜层的结构和成份,因此在真空镀膜时必须保持一足够高的真空度。
(4)蒸发源位置与薄膜的均匀性。
由理论分析可知(可参见参考文献2,P29-P34),当一个点源放在一个半径为r 的球心位置时,则在整个球面上得到的沉积层厚度是均匀的。
实际的蒸发源总有一定线度,不能看成理想的点源,因此球面上的淀积量不可能很均匀,线度越大,均匀性越差。
此外,基体也不可能恰好是半径为r的球面,它们常常是一些平面或有特定曲率半径的曲面,这也影响了镀层的均匀性。
为了使镀层有良好的均匀性,目前常用的方法是使载工件的平面绕图2 所示的oo'轴转动,把一小面源置于距中心为R 的位置上,这样可使均匀性得到改善。
更精良的设计是将工件盘做成既能自转(绕o'轴),又能公转(绕o 轴)的行星盘结构(如图3 所示),这种结构对膜层的均匀性是更为有利的。
二、实验内容动手操作前认真学习讲义及有关资料,熟悉镀膜机和有关仪器的结构及功能、操作程序与注意事项。
(1)准备基底:清洗载玻片,在洁净的载玻片上均匀涂上硅油。
(2)镀膜室的清理与准备。
先向钟罩内充气一段时间,然后升钟罩,装好基片、电极钨丝和铝丝,清理镀膜室(壁上的沉积物可以用丙酮清洗),降下钟罩。
(3)把需要蒸镀的材料银放入真空室中的钼舟中,并在真空室顶部装好基底,关好真空室。
(4)开机械泵,开启复合真空计中的电偶计(注意电离计保持关闭状态)(5)间隔的拉动三通阀,使得储气桶和真空室的真空度底于6.7pa。
(6)打开冷却水,加热油扩散泵越为40分钟。
(在保证4、5随即正常进行的前提下,4、6可以同时进行,以节省时间。
否则必须在5进行后才能进行6。
(7)将三通阀推至死点,开启高真空碟阀。
(8)当热偶计示数小于0.1pa时,开启电离计,转向高真空测量。
(9)注意电离计示数的变化,同时电离计转换测量档。
直到达到所需的压强为止(约为10-2~10-3pa)。
(10)开启版面上的“镀膜”逐渐转动“灯丝—镀膜调节”加大电流,给钼舟电,钼舟渐渐发红,舟中的蒸发物开始液化,逐渐蒸发完。
过几秒时间,关掉电流和镀膜开关。
(11)关掉电离计,关碟阀。
(12)停止油扩散泵加热,关复合真空计。
(13)冷却数分钟之后,对真空室冲气,打开真空室,取出被镀样品。
(14)关好真空室,对容器抽低真空3—5分钟。
(15)下观察薄膜。
(16)油扩散泵冷却至室温后,停止机械泵,切断水源和电源,全部工作完成。
三、实验图片以上七幅图片依次是从开始到镀膜结束的成果图片,开始时我们发现铝丝变红比较缓慢,而变红融化是先缩成小球再蒸发镀膜的,镀膜过程还是比较快速的。
四、实验问题思考(1)用2mg 的铝镀膜,求其点源正上方膜有多厚?在真空中气体分子的平均自由程为:L = 0.65 / p (cm),其中p 的单位是当p = 1.3×10-3Pa 时,L ≈500 cm 。
L>>基片到蒸发源的距离,分子作直线运动。
右图为蒸发源与任意接收面之间的几何关系。
设蒸发源为点蒸发蒸发物质到达任一方向面积元ds 质量为:ωπd m dm 4=蒸发物质到达任一方向面积元ds 质量为::ds rm dm 2cos 4ϕπ= 设蒸发物的密度为ρ,单位时间淀积在ds 上的膜厚为t ,则ds t dm ⋅⋅=ρ比较以上两式可得:2cos rm t πρϕ4= 对于平行平面ds ,θϕ=,则上式为2cos r m t πρθ4=由 可得 在点源的正上方区域(δ=0)时, 由于本实验未知h ,故此处仅估计厚度,m=2mg=0.002g ,3/7.2cm g =铝ρ,估计h=8cm得到t 0=1.2×10-8cm 。
五、实验反思本实验基本是在上学期真空的获得实验的基础上做的,由于上个学期我对真空实验掌握的不是很好,故在实验开始时对于如何获得低真空遇到了很大的问题,这告诫我们一定要认真掌握实验。
在此次实验镀膜中,开始镀膜,慢慢调大镀膜电流,发现真空室慢慢出现红光,而后观察到出现类似镜子的现象表明完成实验。
由于实验中镀膜电流并不准确,后面刻度几乎不可读,故未得出镀膜电流,据我们小组估计大概是60mA 左右开始镀膜。
通过本次实验,我们大致了解了实验中的各项操作,明白了各步实验操作的目的,对于真空镀膜的实验理论的理解也更加深刻了。
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