真空镀膜基础知识
真空镀膜技术基础篇
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。因此真空镀膜技术被誉为 最具发展前途的重要技术之一 ，并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市
③膜和基体附着强度好，膜层牢固． ④不产生废液，可避免对环境的污染．
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Suzhou colory vac苏uu州m博p亚la科tin技g有Co限.L公T司D
二、真空镀膜技术及其特点
表一：镀膜方法比较
项目 电镀法
原理
待镀物件 镀膜材料
镀层
应用
操作条件
真空vacuum：在指定空间内，低于环境大气压力的气体状态。
真空度degree of vacuum：表示真空状态下气体的稀薄程度，通常用压力值来表示。
真空区域ranges of vacuum：真空区域大致划分如下：
真空区域
低真空 中真空 高真空 超高真空
压力
Pa 105～102 102～10-1 10-1～10-5 〈10-5
反应性真空溅射 reactive vacuum sputtering：通过与气体的反应获得理想化学成 分的膜层材料的真空溅射。
物理气相沉积；PVD physical vapor deposition：在真空状态下，镀膜材料经蒸发 或溅射等物理方法气化，沉积到基片上的一种制取膜层的方法。
化学气相沉积；CVD chemical vapor deposition：一定化学配比的反应气体，在特 定激活条件下（通常是一定高的温度），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。
镀膜真空基础知识培训
1.2 真空的单位
對外秘
■ 真空的单位 -. 真空的单位跟压力单位是相同的。 ☞ 如果能表示压力单位的话，就也可以表示真空度
■ 标准大气压 ☞ 认识标准大气压的各种单位的是非常重要的
区分 Torr m㍴ micron psi atm
Torr 1 0.751 0.001 51.72 760
m㍴ 1.33 1 0.0013 68.96 1013
国际单位上使用 Bar 也叫帕斯卡(㎩) 真空技术的现况 现在使用的真空泵能达到的最高真空是 10 torr，残留气体的分子数是 1㎤ 里有3000个 左右。为了产生应用真空需要人为控制生产出真空来。真空技术主要有：发生技术、加工 及部件技术、评价及控制技术，这些要素合起来就成立了真空的应用技术
4
精英荟萃，共创美好明天；创新发展，走特色阳光道
尖端科学
加速器、表面分析装置、质量分析、宇宙科学、次时代材料
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真空泵
對外秘
2.1
低真空泵
2.2
高真空泵
2.3
各部件功能
2.4
安装及事后管理
2.5
泵的维护
2.6
故障措施
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2.1 低真空泵
對外秘
1-1) 旋转叶片泵
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2.2 高真空泵
對外秘
TMP分子泵的内部结构
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2.2 高真空泵
對外秘
TMP的种类
l 按物理结构分类 l 按制造结构分类
真空镀膜技术
电子枪对光谱的影响主要是焦斑的形状、位臵、大小在成膜的影响。 特别是高精度的膜系，和大规模生产的成品率要求电子枪的焦斑要稳定。
薄膜厚度的测量
金膜新蒸发时，薄层较软，大约一周后，金膜硬度趋于稳定，膜层 牢固度也趋于稳定。
（4）铬 Cr Cr膜在可见区具有很好的中性，膜层非常牢固透明度、折射率、机械牢固度和化学稳 定性以及抗高能辐射。
（1）透明度
短波吸收或本征吸收I：主 要是由光子作用使电子由 价带跃迁到导带引起的；
真空度的单位：
真空度以压强为单位来度量，压强高表示真空度低。压强 低标识真空度高。
真空度的国际单位是帕斯卡简称帕（Pa）。 毫米汞柱（mmHg）：1mmHg＝133.3Pa 托（Torr）：1Torr＝1/760atm=133.3Pa 巴（Bar）：1Bar＝105Pa
平均自由程
气体分子之间相邻两次碰撞的距离，其统计平均值为平均自 由程。 l=1/(√2πς2n)=kT /(√2πς2P）
电阻蒸发系统采用单相调功器对电阻蒸发源的功率进行调 节控制，蒸发源在两组以上时，通过选择开关选择。
工作原理：
电子束蒸发是利用 在一定真空条件下，加 高压产生电子束，通过 特定磁场的作用，按照 一定的路线，轰击蒸发 物质，产生蒸发。
在电子束蒸发装置 中，被蒸发的物质放置 于水冷的干坩埚中，电 子束只轰击到其中很少 的一部分，而其余大部 分物质在坩埚的冷却作 用下一直处于低温状态， 因此，可以避免坩埚材 料蒸发引起的污染。
(2) 硫化物
典型的硫化物材料是硫化锌（ZnS）。
真空镀膜技术简介
5.现状 5.现状
由于真空镀膜起步较晚，又受真空技术的限制，前期发展较慢， 属于新的技术。目前，国外一些发达的国家应用较为广泛。国内起步 更晚，受技术的限制，应用范围较少，潜力较大，待进一部开发。
（二）
1.常用的镀膜设备（外形） 1.常用的镀膜设备（外形） 常用的镀膜设备 1.1. 电镀法、化学镀法一般是以槽体流水线的形式进行的，设 备较为大型，昂贵。 1.2. 箱式真空镀膜机（立式）：单门、双门。 1.3. 卷绕式真空镀膜机（卧式）。 1.4. 间歇式镀膜机（立式）：两箱、三箱。 1.5. 大型镀膜流水线：根据客户要求进行设计。 这里没有涉及CVD镀膜设备 这里没有涉及CVD镀膜设备
4.真空蒸镀镀膜机的相关参数和结构1 4.真空蒸镀镀膜机的相关参数和结构 真空蒸镀镀膜机的相关参数和结构1
4.1. 真空蒸镀镀膜机的相关参数 4.1.1. 真空室尺寸 4.1.2. 最高加热温度 4.1.3. 高、低真空泵抽速 4.1.4. 膜厚控制精度 4.1.5. 蒸发器的参数 4.1.6. 离子源的参数 4.1.7. 连续镀层和时间 4.1.8. 充气系统的参数 4.1.9. 深冷的参数 4.1.10. 操作系统、软件 另外：冷却水、压缩空气、电 量
内容概要
（二）.镀膜的设备
1.常见的镀膜设备 1.常见的镀膜设备 2.常见的真空镀膜机 2.常见的真空镀膜机 3.各国的真空镀膜机的现状 3.各国的真空镀膜机的现状 4.真空蒸镀镀膜机的相关参数和结构 4.真空蒸镀镀膜机的相关参数和结构
（三）.真空镀膜的工艺
1.工艺参数 1.工艺参数 2.塑料件真空镀膜工艺流程 2.塑料件真空镀膜工艺流程 3.镀膜制品的品质参数 3.镀膜制品的品质参数
3.定义2 定义2
电子束加热蒸镀是将膜料放入水冷铜坩埚中，利用高能量密度的 电子束加热，使膜料熔融气化并凝结在基体表面成膜。 为了改善附着力，增加膜的致密性，镀膜前，镀膜过程中辅助离 子束进行轰击的镀膜方法称为离子束辅助蒸镀。
真空镀膜技术基础
1.玻璃衰减器 2.透镜 3.光圈 4.光电池 5.分光器 6.透镜 7.基片 8.探头 9.靶 10.真空室 11.激光器
图2-10 激光加热式蒸发源
2.3 真空蒸发镀膜机
2.3.1 间歇式真空蒸发镀膜机
1) 立式真空蒸发镀膜机 2) 卧式真空蒸发镀膜机
4）由于在低电压大电流状态下工作，因此较 安全且易于自动控制；
5）阴极寿命长、结构简单。
1.冷却水套 2.空心阴极 3.辅助阳极 4.聚束线圈 5.枪头 6.膜材 7.坩埚 8.聚焦磁场 9.基片
图2-9 空心阴极等离子体电阻式加热式蒸发源
2.2.5 激光加热式蒸发源
---工厂不用，加工精密特殊功能的材料用
真空溅射镀膜
在真空条件下，利用低压等离子体气体 放电中的溅射现象制备薄膜，即真空溅射镀 膜。
图3-1 离子轰击固体表面时发生的物理过程
与溅射率有关的因素
溅射率与靶材有关 溅射率与入射正离子的能量有关 溅射率与入射离子的种类有关 溅射率与离子入射角有关 溅射率与靶材温度有关
溅射镀膜特点
（2）被蒸发材料置于水冷铜坩锅内，可避免坩 埚材料污染，可制备高纯薄膜；
（3）电子束蒸发粒子动能大，有利于获得致密、 结合力好的膜层。
电子束加热蒸发的缺点：
（1）结构较复杂，设备价格较昂贵； （2）若蒸发源附近的蒸气密度高，电子束流和
蒸气粒子之间会发生相互作用，电子的能 量将散失和轨道偏移；同时引起蒸气和残 余气体的激发和电离，会影响膜层质量。
图3-2 直流二极溅射装置原理图
3.2.2 直流三极或四极溅射
1）直流三极溅射
三极溅射中的三极是指阴极、阳极和靶极。 直流三极溅射是在二极溅射装置中引入热灯丝 阴极和与之相对的阳极，灯丝阴极连接机壳接 地（规定电位为零），阳极为50 ～100V。
真空镀膜方面的基础知识
真空镀膜技术深圳微普真空系统集成有限公司真空“真空”这一术语译自拉丁文Vacuo，其意义是虚无。
其实真空应理解为气体较稀薄的空间。
在指定的空间内，低于一个大气压力的气体状态统称为真空。
真空状态下气体稀薄程度称为真压力的气体状态统称为真空真空状态下气体稀薄程度称为真空度，通常用压力值表示。
真空技术是基本实验技术之自从真空技术是基本实验技术之一。
自从1643年托里拆利做了著名的有关大气压力实验，发现了真空现象以后，真空技术迅速发展。
现在，真空技术已经成为一门独立的前言学科。
它的基本内容包括：真空物理、真空的获得、真空的测量和检漏、真空系统的设计和计算等。
随着表面科学、空间科学高能粒子加速器、微电子学、薄膜技术、冶金工业以及材料学等尖端科技的发展，真空技术在近代尖端科学技术中的地位越来越重要。
真度单位真空量度单位1标准大气压=760mmHg=760(Torr) 1标准大气压=1.013x105Pa1Torr1333Pa1Torr=133.3Pa真空区域的划分目前尚无统一规定，常见的划分为：35−−粗真空低真空)10760(1010Torr pa )1010(1010313Torr pa −−−−高真空)1010(10108361Torr pa −−−−−−超高真空极高真空)1010(1010128106Torr pa −−−−−−)10(101210Torr pa −−<<真空获得—真空泵1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。
的马德堡半球试验原理：当泵工作后，形成压差，p1>p2，实现了抽气。
真空泵的分类气体传输泵:是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气目的的真空泵，例如旋片机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
气体捕集泵:是一种使气体分子短期或永久吸附、凝结在泵内表面的真空泵，例如分子筛结在泵内表面的真空泵例如分子筛吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。
真空镀膜(PVD 技术)
真空镀膜（PVD 技术）1. 真空涂层技术的发展真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD（化学气相沉积）技术应用于硬质合金刀具上。
由于该技术需在高温下进行（工艺温度高于1000ºC），涂层种类单一，局限性很大，起初并未得到推广。
到了上世纪七十年代末，开始出现PVD（物理气相沉积）技术，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因：（1）其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保；（2）其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，能够满足装饰性的各种需要；（3）可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；（4）此外，PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。
真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD（物理化学气相沉积）、MT-CVD （中温化学气相沉积）等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷。
目前较为成熟的PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。
多弧镀设备结构简单，容易操作。
多弧镀的不足之处是，在用传统的DC 电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3 um 时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。
而且，薄膜表面开始变朦。
多弧镀另一个不足之处是，由于金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性比磁控溅射法成膜差。
可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。
在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到最终稳定的表面涂层颜色的新方法。
2. 技术原理PVD (Physical Vapor Deposition) 即物理气相沉积，分为：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
真空镀膜技术基础
真空镀膜技术基础1.采用什么镀膜机？光学镀膜机多是基于PVD，即物理气相沉积的镀膜机。
国产机以南光和北仪为代表，进口机以德国的莱宝机，美国的Vecco机和日本的光驰机、昭和机为代表。
2.采用什么样的膜料气汽化方式？对于物理气相沉积型真空镀膜机，有三种汽化方式：热蒸发，溅射，离子镀。
目前国内在光学真空镀膜方面多采用热蒸发的方式。
溅射技术以磁控溅射为代表，溅射和离子镀的方式在大批量生产的表面处理、太阳能电池板生产中应用较多。
热蒸发又分为四种方式：电阻加热，电子束加热，电磁感应加热和激光束加热。
四种方式各有特点和优势，电磁感应加热适合大规模连续型设备，并且只能镀金属膜料；激光束加热方式目前尚不成熟；电阻加热方式使用最早，但不适合高熔点膜料，自动化程度低，适合镀制金属膜和膜层较少的膜系；电子束加热方式使用电子枪产生电子束通过聚焦集中于膜料上进行加热，该方法应用最广，自动化程度高，技术成熟。
3.如何精确控制膜层厚度？膜层厚度的控制方法有：目视法、光电极值法，石英晶振法和全光谱在线控制法等。
目视法最早应用，适合于膜层较少的可见光波段的膜系，人为误差较大；全光谱在线控制法适合宽波段膜系的镀制，可以实时反馈及时修正误差，但目前上不普及；光电极值法适合镀制单点要求的膜系，自动化程度不高；石英晶振法自动化程度最高，应用最为普及，他采用石英晶体的振动频率和质量的相关性来测定膜层的质量，从而根据密度换算成物理厚度。
采用石英晶振法控制膜层厚度，和电子束加热的方式相配合，可以实现镀制过程的高度自动化，确保工艺的重复性。
采用美国生产的360石英晶体控制仪，石英晶体探头表面镀金，其振动信号转换成电信号后，经后续电路处理，输入360石英晶体控制仪，实时输出结果，并反馈调节电子束能量，形成闭环控制，确保膜厚控制的精度。
4.如何加强曲面镀膜均匀性？理论上，当蒸发源为点源时，被镀件和蒸发源距离一样时满足均匀性，即蒸发源位于球心，被镀件位于同一球面；当蒸发源为面源时，符合余弦分布，既蒸发源和被镀件位于同一球面。
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。
真空镀膜基本原理1
真空镀膜实验真空镀膜主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜，具体包括很多种类，包括真空离子蒸发，磁控溅射，MBE分子束外延，PLD激光溅射沉积等很多种。
主要思路是分成蒸发和溅射两种。
需要镀膜的被成为基片，镀的材料被成为靶材。
基片与靶材同在真空腔中。
蒸发镀膜一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来，并且沉降在基片表面，通过成膜过程（散点－岛状结构-迷走结构-层状生长）形成薄膜。
对于溅射类镀膜，可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材，并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来，并且最终沉积在基片表面，经历成膜过程，最终形成薄膜::实验内容::[引言]所谓真空镀膜就是指在真空中将金属或金属化合物等沉积在基体表面上。
从技术角度可分为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。
真空镀膜能在现代科技和工业生产中得到广泛应用，主要在于它具有以下的优点：①它可用一般金属（铝，钛等）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净，结构致密的薄膜。
③镀膜时间和速度可准确控制，所以可得到任意厚度均匀或非均匀薄膜。
④被镀件和蒸镀物均可是金属或非金属，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。
早在一个世纪前，人们就从辉光放电管壁上观察到了溅射的金属薄膜。
根据这一现象，后来逐步发展起真空镀膜的方法。
真空镀膜的技术，属于薄膜技术和薄膜物理范畴, 广泛应用在电真空，电子学、光学、能源开发、现代仪器、建筑机械、包装、民用制品、表面科学、以及原子能工业和空间技术中。
它可以用来镀制微膜组件，薄膜集成电路，半导体集成电路等所需的电学薄膜；光学系统中需要的反射膜，增透膜，滤光膜等各种光学薄膜；轻工业产品的烫金薄膜等等。
由于真空镀膜技术的迅速发展，电子器件中用的薄膜电阻，特别是平面型晶体管和超大规模集成电路也赖以薄膜技术来制造；硬质保护膜可使各种经常磨损的器件表面硬化，大大增强耐磨程度；磁性镀膜具有记忆功能，在电子计算机中用作存储记录介质而占有重要地位，从而使电子计算机的微型化成为可能，促进了人造卫星，火箭和宇航技术的发展。
真空镀膜知识
蒸发法与磁控溅射法的比较
磁控溅射法与蒸发法相比，具有镀膜层与基材的 结合力强，镀膜层致密、均匀等优点。真空蒸发镀膜 法需要使金属或金属化合物蒸发气化，而加热温度又 不能太高，否则气相蒸镀金属会烧坏被镀塑料基材， 因此，真空蒸镀法一般仅适用于铝等熔点较低的金属 源，是目前应用较为广泛的真空镀膜工艺。相反，溅 射镀膜法是利用高压电场激发产生等离子体镀膜物质， 适用于几乎所有高熔点金属、合金及金属化合物镀膜 源物质，如铬、钼、钨、钛、银、金等。而且它是一 种强制性的沉积过程，采用该法获得的镀膜层与基材 附着力远高于真空蒸镀法，镀膜层具有致密、均匀等 优点，加工成本也相对较高。
被镀塑料基材应与真空镀膜材料有良好的 附着结合强度，塑料与金属镀层的结合强度和 塑料本身的极性等结构因素密切相关。一般认 为聚酯类材料和镀铝膜层的结合力最强，在保 证表面洁净的条件下可以直接进行真空镀膜， 如大规模生产的PET真空镀膜。铝镀膜层PP、 PE、等弱极性基材的附着力差，PC和硬质PVC 则介乎其间。
真空镀膜知识培训
富森钛金设备 迪通恒业科技
联合出品
一、真空的定义：
什么是真空？
真空指低于该地区大气压的稀 薄气体状态。
二、什么是真空度：
处于真空状态下的气体稀薄程度通 常用“ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ空度高”和“真空度低”来表示。
真 空度高表示真空度“好”的意思。真空度低 表示真空度“差”的意思。低真空（一般在 760—10托）；中真空（一般在10—10 – 3 托）；高真空（一般在10 - 3—10 -8托）； 超高真空（一般在10-8—10 -12 ）。
磁控溅射法又称高速低温溅射法。
目前磁控溅射法已在电学膜、光学膜和
磁 塑料金属化等领域得到广泛应用。磁控 控 溅射法是在1.3×10-1pa(10-3Torr)左右的 溅 真空中充入惰性气体，并在塑料基材(阳
真空镀膜基础技术介绍
真空鍍膜基本技術介紹
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輝光放電(Glow Discharge)
在一定壓力之真空下施加電場 原子電離 e-+A→A++2e 原子激發 e-+A→e-+A* 輝光放電 A*→A+hυ(光子)
真空鍍膜基本技術介紹
(1)A腔體 >> B腔體 (2)約相同 (3)B腔體 >> A腔體
真空鍍膜基本技術介紹
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問題 2
M2
M3
GV1
GV2
GV3
當M2的壓力為5x10-1Torr，M3的壓力為5x10-4Torr時， 兩邊的壓力相差3個order，且GV2承受的力量為M2往 M3方向，若GV2閥板的面積為1000cm2時，請問GV2 承受的力量有多大 ?
1000-1mbar
760-1Torr Viscous Flow
Medium vacuum (中度真空)
(黏滯流)
1- 10-3 mbar
1- 10-3Torr Transition Flow
High vacuum (高真空)
(過渡流)
10-3 - 10-7 mbar 10-3 - 10-7Torr Molecular Flow
長度單位
•1m(米) =102cm(釐米) =103mm(毫米) =106μm(微米)
1mbar= 0.75Torr= 1hpa(100pa) 1 Torr= 133pa 1 Pa= 1 N/m2
=109nm(奈米) =1010Å (埃)
真空鍍膜基本技術介紹
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真空镀膜基础知识
简介真空镀膜在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。
虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。
真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
蒸发镀膜通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。
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。
蒸发镀膜设备结构如图1。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。
待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。
蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。
薄膜厚度可由数百埃至数微米。
膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间（或决定于装料量），并与源和基片的距离有关。
对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。
从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。
蒸气分子平均动能约为0.1～0.2电子伏。
蒸发镀膜的类型蒸发源有三种类型。
①电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质（图1[蒸发镀膜设备示意图]）电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。
②高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。
③电子束加热源：适用于蒸发温度较高（不低于2000[618-1]）的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。
蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜。
为沉积高纯单晶膜层，可采用分子束外延方法。
生长掺杂的GaAlAs单晶层的分子束外延装置如图2[ 分子束外延装置示意图]。
喷射炉中装有分子束源，在超高真空下当它被加热到一定温度时，炉中元素以束状分子流射向基片。
基片被加热到一定温度，沉积在基片上的分子可以徙动，按基片晶格次序生长结晶用分子束外延法可获得所需化学计量比的高纯化合物单晶膜，薄膜最慢生长速度可控制在1单层/秒。
真空镀膜基础知识
真空镀膜基础知识
薄膜的主要性能
膜厚：越均匀越好，一般应控制在一个范围以内比如5%，这与玻璃基板尺寸 有关
膜表面形貌：通过扫描电子显微镜（SEM）投射电子显微镜（TEM）等分析 表明颗粒状态，可获得薄膜表面的致密情况，缺陷状态，退火处理对膜表 面的影响等信息。
膜机构特性：用X射线衍射分析膜的组成成分，可获得膜的纯度等信息。 膜应力：薄膜内部的应力越小越好，通过退火处理可最大程度的释放膜的内
2）以化合物形式气化（cvd的气化方式） 3 将粒子输运到衬底上
1）分子、原子、离子的飞行（pvd的输运方式） 2）扩散（cvd的输运方式） 4 粒子在衬底上析出 1）附着（真空蒸镀，cvd） 2）楔入（溅射、离子镀） 5 薄膜的形成
热运动 碰撞 结合
真空镀膜基础知识
非晶薄膜太阳能电池生产需要的镀膜方式： • 1 LPcvd镀TCO导电层 • 2 pecvd镀非晶硅薄膜 • 3 磁控溅射镀氧化锌减反层和铝背电极
• 高真空（0.1-0.000001Pa）：气体分子间相互碰撞极少，气体分子与器壁间碰撞频繁，气 体运动以分子流为主，此时的气体释放是影响真空度及抽气时间的一个主要原因。利用气 体分子密度低，任何物质与气体残余分子发生化学作用微弱的特点进行真空冶金，真空镀 膜（超纯金属、半导体材料的真空提纯及精制，真空镀膜，离子注入、干法刻蚀等表面改 性，真空器件的生产：光电管、各种粒子加速器等）。
1Psi = 1磅/ 平方英寸 1Pa = 1N/m2
真空镀膜基础知识
• 真空泵：用以产生、改善和维持真空的装置。分气体传输与捕集 两种。
• 平均自由程：一个分子每连续与其他两个气体分子碰撞所走过的 路程，叫做自由程。相当多自由程的平均值叫做平均自由程。
第十二篇真空镀膜的标准
第十章真空镀膜工艺为使光学零件能满足在光电仪器及元器件中所需的光学，电学，物理性能，而可以在其表面上镀一层，多层乃至上百层的薄膜。
例如增透膜、反射膜、分光膜、滤光膜、电热膜、保护膜、偏振膜等。
光学零件的镀膜主要分物理和化学镀膜两类。
由于真空技术和膜系监控技术的发展，较易获得性能稳定，结构复杂的膜层。
故在生产中多以真空镀膜法为主。
按照薄膜的使用性能分类，常见的膜层有：增透膜，反射膜，分光膜，滤光膜，电热膜，导电膜及保护膜等。
按照薄膜的结构可以分为单层膜，双层膜及多层膜等。
下面我们将就真空镀膜的基本知识作一些介绍。
一、真空的获得1．真空的基本知识“真空”是指压力低于一个大气压的任何气态的空间。
在这种空间中气体是比较稀薄的，至少比大气要稀薄，但是绝对的“真空”，即没有任何气态微粒的空间是找不到的，就是在远离地球一万公里处、每立方厘米也有3～4千个空气的分子。
由于真空度大小仍然是气体压力大小的问题，所以计量压强的单位也就是计量真空度的单位。
国际标准单位为帕斯卡（Pa），也可用“托”(Torr)、“巴”(bar)和“毫巴”(mbar)来计量，他们之间的关系如下式：1标准大气压=1.01×105帕斯卡（Pa）=760托(Torr)=1.01×103毫巴2．为什么需在真空中镀膜在常压下蒸镀膜料无法形成理想的薄膜，事实上，如在压力不够低(或者说真空度不够高)的情况下同样得不到好的结果，比如在10托数量级下蒸镀铝，得到的膜层不但不光亮，甚至发灰、发黑，而且机械强度极差，用松鼠毛刷轻轻一刷即可将铝层破坏。
蒸镀必须在一定的真空条件下进行，这是因为：（1）．较高的真空度可以保证汽化分子的平均自由程大于蒸发源到基底的距离。
由于气体分子的热运动，分子之间的碰撞也是极其频繁的，所以尽管气体分子运动的速度相当的高(可达每秒几百米)，但是由于它在前进的过程中要与其它分子多次碰撞，一个分子在两次连续碰撞之间所走的距离被称为它的自由程，而大量分子自由程的统计平均值就被称为分子的平均自由程。
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学校：龙岩学院院系：物理与机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级： 11级机械（本）1班姓名：柯建坤学号： 2011043523简介真空镀膜在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。
虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。
真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
蒸发镀膜通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。
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。
蒸发镀膜设备结构如图1。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。
待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。
蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。
薄膜厚度可由数百埃至数微米。
膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间（或决定于装料量），并与源和基片的距离有关。
对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。
从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。
蒸气分子平均动能约为0.1～0.2电子伏。
蒸发镀膜的类型蒸发源有三种类型。
①电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质（图1[蒸发镀膜设备示意图]）电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。
②高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。
③电子束加热源：适用于蒸发温度较高（不低于2000[618-1]）的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。
蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜。
为沉积高纯单晶膜层，可采用分子束外延方法。
生长掺杂的GaAlAs单晶层的分子束外延装置如图2[ 分子束外延装置示意图]。
喷射炉中装有分子束源，在超高真空下当它被加热到一定温度时，炉中元素以束状分子流射向基片。
基片被加热到一定温度，沉积在基片上的分子可以徙动，按基片晶格次序生长结晶用分子束外延法可获得所需化学计量比的高纯化合物单晶膜，薄膜最慢生长速度可控制在1单层/秒。
通过控制挡板,可精确地做出所需成分和结构的单晶薄膜。
分子束外延法广泛用于制造各种光集成器件和各种超晶格结构薄膜。
溅射镀膜用高能粒子轰击固体表面时能使固体表面的粒子获得能量并逸出表面，沉积在基片上。
溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。
常用的二极溅射设备如图3[ 二极溅射示意图]。
通常将欲沉积的材料制成板材──靶,固定在阴极上。
基片置于正对靶面的阳极上,距靶几厘米。
系统抽至高真空后充入 10～1帕的气体（通常为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电。
放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在1至几十电子伏范围。
溅射原子在基片表面沉积成膜。
与蒸发镀膜不同，溅射镀膜不受膜材熔点的限制,可溅射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等难熔物质。
溅射化合物膜可用反应溅射法，即将反应气体 (O、N、HS、CH等)加入Ar气中,反应气体及其离子与靶原子或溅射原子发生反应生成化合物（如氧化物、氮化物等）而沉积在基片上。
沉积绝缘膜可采用高频溅射法。
基片装在接地的电极上，绝缘靶装在对面的电极上。
高频电源一端接地，一端通过匹配网络和隔直流电容接到装有绝缘靶的电极上。
接通高频电源后，高频电压不断改变极性。
等离子体中的电子和正离子在电压的正半周和负半周分别打到绝缘靶上。
由于电子迁移率高于正离子，绝缘靶表面带负电，在达到动态平衡时，靶处于负的偏置电位，从而使正离子对靶的溅射持续进行。
采用磁控溅射可使沉积速率比非磁控溅射提高近一个数量级。
离子镀蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面，称为离子镀。
这种技术是D.麦托克斯于1963年提出的。
离子镀是真空蒸发与阴极溅射技术的结合。
一种离子镀系统如图4[离子镀系统示意图],将基片台作为阴极，外壳作阳极，充入惰性气体（如氩）以产生辉光放电。
从蒸发源蒸发的分子通过等离子区时发生电离。
正离子被基片台负电压加速打到基片表面。
未电离的中性原子（约占蒸发料的95%）也沉积在基片或真空室壁表面。
电场对离化的蒸气分子的加速作用（离子能量约几百～几千电子伏）和氩离子对基片的溅射清洗作用，使膜层附着强度大大提高。
离子镀工艺综合了蒸发（高沉积速率）与溅射（良好的膜层附着力）工艺的特点，并有很好的绕射性，可为形状复杂的工件镀膜。
参考书目金原粲著，杨希光译：《薄膜的基本技术》，科学出版社，北京，1982。
（金原粲著：《薄膜の基本技》，京大学出版会，京，1976。
）光学镀膜材料（纯度：99.9%-99.9999%）高纯氧化物一氧化硅、SiO，二氧化铪、HfO₂，二硼化铪，氯氧化铪，二氧化锆、ZrO2，二氧化钛、TiO2，一氧化钛、TiO，二氧化硅、SiO2，三氧化二钛、Ti2O3，五氧化三钛、Ti3O5，五氧化二钽、Ta2O5，五氧化二铌、Nb2O5，三氧化二铝、Al2O3，三氧化二钪、Sc2O3，三氧化二铟、In2O3，二钛酸镨、Pr(TiO3)2，二氧化铈、CeO2，氧化镁、MgO，三氧化钨、WO3，氧化钐、Sm2O3，氧化钕、Nd2O3，氧化铋、Bi2O3，氧化镨、Pr6O11，氧化锑、Sb2O3，氧化钒、V2O5，氧化镍、NiO，氧化锌、ZnO，氧化铁、Fe2O3，氧化铬、Cr2O3，氧化铜、CuO等。
高纯氟化物氟化镁、MgF2，氟化镱、YbF3，氟化钇、LaF3，氟化镝、DyF3，氟化钕、NdF3，氟化铒、ErF3，氟化钾、KF，氟化锶、SrF3，氟化钐、SmF3，氟化钠、NaF，氟化钡、BaF2，氟化铈、CeF3，氟化铅等。
高纯金属类高纯铝,高纯铝丝，高纯铝粒，高纯铝片，高纯铝柱，高纯铜，高纯铜丝，高纯铜片，高纯铜粒，高纯铬，高纯铬粒，高纯铬粉，高纯铬块，铬条，高纯钴，高纯钴粒，高纯金，高纯金丝，高纯金片，高纯金粒，高纯银，高纯银丝，高纯银粒，高纯银片，高纯铂，高纯铂丝，高纯铪，高纯铪粉，高纯铪丝，高纯铪粒，高纯钨，高纯钨粒，高纯钼，高纯钼粒，高纯钼片，高纯硅，高纯单晶硅，高纯多晶硅，高纯锗，高纯锗粒，高纯锰，高纯锰粒，高纯钴，高纯钴粒，高纯铌，高纯锡，高纯锡粒，高纯锡丝，高纯钨，高纯钨粒，高纯锌，高纯锌粒，高纯钒，高纯钒粒，高纯铁，高纯铁粒，高纯铁粉，高纯钛，高纯钛片，高纯钛粒，海面钛,高纯锆，高纯锆丝，海绵锆,碘化锆,高纯锆粒，高纯锆块，高纯碲，高纯碲粒，高纯锗，高纯镍，高纯镍丝，高纯镍片，高纯镍柱，高纯钽，高纯钽片，高纯钽丝，高纯钽粒，高纯镍铬丝，高纯镍铬粒，高纯镧,高纯镨,高纯钆,高纯铈,高纯铽,高纯钬,高纯钇,高纯镱,高纯铥,高纯铼,高纯铑,高纯钯,高纯铱等.混合料氧化锆氧化钛混合料，氧化锆氧化钽混合料，氧化钛氧化钽混合料，氧化锆氧化钇混合料，氧化钛氧化铌混合料，氧化锆氧化铝混合料，氧化镁氧化铝混合料，氧化铟氧化锡混合料，氧化锡氧化铟混合料，氟化铈氟化钙混合料等混合料其他化合物钛酸钡，BaTiO3，钛酸镨，PrTiO3，钛酸锶，SrTiO3，钛酸镧，LaTiO3，硫化锌，ZnS，冰晶石，Na3AlF6，硒化锌，ZnSe，硫化镉，硫化钼，硫化铜，二硅化钼。
辅料钼片，钼舟、钽片、钨片、钨舟、钨绞丝。
溅射靶材（纯度：99.9%-99.999%）金属靶材镍靶（Ni靶）、钛靶（Ti靶）、锌靶（Zn靶）、铬靶（Cr靶）、镁靶（Mg 靶）、铌靶（Nb靶）、锡靶（Sn靶）、铝靶（Al靶）、铟靶（In靶）、铁靶（Fe靶）、锆铝靶（ZrAl靶）、钛铝靶（TiAl靶）、锆靶（Zr靶）、硅靶（Si靶）、铜靶（Cu靶）、钽靶（Ta靶）、锗靶（Ge靶）、银靶（Ag靶）、钴靶（Co靶）、金靶（Au靶）、钆靶（Gd靶）、镧靶（La靶）、钇靶（Y 靶）、铈靶（Ce靶）、铪靶（Hf靶）、钼靶（Mo靶）、铁镍靶（FeNi靶）、V 靶、W靶、不锈钢靶、镍铁靶、铁钴靶、镍铬靶、铜铟镓靶、铝硅靶NiCr靶等金属靶材。
陶瓷靶材2. 陶瓷靶材ITO靶、AZO靶，氧化镁靶、氧化铁靶、氧化铬靶、氧化锌靶、硫化锌靶、硫化镉靶，硫化钼靶，二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化铈靶、二氧化锆靶、五氧化二铌靶、二氧化钛靶、二氧化锆靶，二氧化铪靶，二硼化钛靶，二硼化锆靶，三氧化钨靶，三氧化二铝靶，五氧化二钽靶，五氧化二铌靶、氟化镁靶、氟化钇靶、氟化镁靶，硒化锌靶、氮化铝靶，氮化硅靶，氮化硼靶，氮化钛靶，碳化硅靶，铌酸锂靶、钛酸镨靶、钛酸钡靶、钛酸镧靶、氧化镍靶等陶瓷溅射靶材。
真空镀膜安全操作规程车零件CrSiN系铬硅_纳米晶体颜色：灰黑色硬度：3000HV摩擦系数：0.16VSNi抗氧化温度：1000℃膜具高速加工，高光面加工适合加工铜合金、镁铝合金ZrSiN系锆硅_纳米晶体颜色：紫黑色硬度：3400HV摩擦系数：0.22VSNi抗氧化温度：850℃最适合HSS刀具、丝攻适合加工钛合金TiSiN系钛硅_纳米晶体颜色：黄橙色硬度：4300HV摩擦系数：0.25VSNi抗氧化温度：1000℃表面硬度最高适合重切削与加工不銹钢可加工高硬度模具钢62HRCALtimax白金铝钛_纳米晶体颜色：银白色硬度：4300HV摩擦系数：0.21VSNi抗氧化温度：1200℃高热稳定性通用於高速钢与硬质合金刀具高速、干式、连续性切削可加工高硬度模具钢50HRCMedica WC/C润滑涂层颜色：黑色硬度硬度>17000 HV摩擦系数：0.10VSNi最高工作温度：450℃磨擦力最低，干式金属润滑膜适合医疗、药品行业无油环境DrylubCrN-WC/C润滑涂层颜色：黑色硬度>2000 HV摩擦系数：0.10VSNi最高工作温度：650℃解决射出成型脱膜、腐蚀问题适合汽车、机械零件降低磨擦损耗适合无油轴承，干式金属润滑膜。