磁控溅射法制备薄膜材料实验报告
实验磁控溅射法制备薄膜材料
实验磁控溅射法制备薄膜材料磁控溅射法制备薄膜材料的步骤如下：1.靶材选择：选择可以溅射制备薄膜的材料作为溅射靶材。
这些材料通常是单质金属、合金或化合物，如金、银、铜、铝、氧化物等。
2.基底处理：将制备薄膜的基底进行清洗和表面处理，以保证薄膜的附着力和质量。
3.靶材安装：将靶材安装在溅射器的靶架上。
4.真空抽气：将溅射室进行抽气，以建立良好的真空环境。
这可以防止杂质、气体和水分对薄膜质量的影响。
5.溅射气体调节：调节溅射气体（通常是氩气）的流量和压力，以维持合适的工作气氛。
6.加热基底：通过加热基底，可以提高薄膜附着力和晶体质量。
7.确定溅射条件：根据需要制备的薄膜材料，调节溅射功率、工作气氛和溅射时间等参数，以保持溅射过程的稳定和合适的溅射速率。
8.溅射过程：通过加大靶架上的电流，激发高能粒子与靶材相互作用，使靶材表面的原子蒸发并沉积在基底上。
9.薄膜测量：制备完成后，进行薄膜的物理、化学性质的测试和表征，如薄膜的厚度、表面形貌、晶体结构、成分等。
磁控溅射法制备薄膜材料具有以下优点：1.良好的控制性：可以通过调节溅射参数（如功率、压力等）来控制薄膜的结构和性质。
2.高纯度材料：由于溅射过程中没有反应，制备的薄膜材料具有高度的化学纯度。
3.多种材料选择：不仅可以制备金属薄膜，还可以制备合金、氧化物、硅等其他材料的薄膜。
4.优异的附着性：磁控溅射法制备的薄膜与基底之间具有较好的附着性，可以在多种基底上制备。
5.溅射速率高：与其他制备薄膜的方法相比，磁控溅射的溅射速率较高，制备时间较短。
磁控溅射法制备薄膜材料的应用非常广泛。
例如，浮法玻璃制备中使用的氧化物和金属薄膜、电子器件制造中的金属和半导体薄膜、太阳能电池中的透明导电膜、光学镀膜中的金属和二氧化硅薄膜等。
此外，磁控溅射法还可以用于制备多层薄膜、纳米结构薄膜以及复合薄膜等特殊结构的材料。
总结起来，实验磁控溅射法制备薄膜材料是一种简便、可控性强且应用广泛的方法。
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言透明导电氧化物薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、电磁、热学等领域具有广泛的应用。
近年来，随着科技的发展，透明导电氧化物薄膜的制备技术也在不断进步。
其中，磁控溅射法因其制备工艺简单、薄膜质量高、可重复性好等优点，成为制备透明导电氧化物薄膜的常用方法之一。
本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的过程，并对其性能进行研究。
二、磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜2.1 实验材料与设备实验材料主要包括靶材（如氧化锡、氧化铟等）、基底（如玻璃、石英等）以及氩气等。
实验设备为磁控溅射镀膜机，该设备具有高真空度、高溅射速率、低损伤等特点。
2.2 制备过程（1）将基底清洗干净，放入磁控溅射镀膜机中；（2）将靶材安装在磁控溅射镀膜机的靶材托盘上；（3）将氩气通入磁控溅射镀膜机内，调整气压至合适范围；（4）开启磁控溅射镀膜机的电源，调节溅射功率和溅射时间；（5）当靶材表面开始发生溅射现象时，基底上的透明导电氧化物薄膜开始沉积；（6）在设定的时间结束后，关闭电源，停止溅射。
2.3 工艺参数优化在实验过程中，可以通过调整磁控溅射镀膜机的工艺参数（如溅射功率、溅射时间、工作气压等），来优化透明导电氧化物薄膜的制备过程。
在实验过程中，需要控制好各参数的配合关系，以获得最佳的薄膜质量和性能。
三、性能研究3.1 结构性能研究通过X射线衍射（XRD）技术对制备的透明导电氧化物薄膜进行结构分析。
通过XRD图谱可以确定薄膜的晶体结构、晶格常数等参数。
此外，还可以利用扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的表面形貌，分析薄膜的致密性和颗粒大小。
3.2 电学性能研究通过四探针法测量透明导电氧化物薄膜的电阻率、方块电阻等电学性能参数。
同时，还可以通过霍尔效应测试等方法研究薄膜的载流子浓度、迁移率等电学性质。
通过这些研究，可以评估薄膜的导电性能及其在器件中的应用潜力。
3.3 光学性能研究通过紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）测量透明导电氧化物薄膜的光学性能参数，如透光率、反射率等。
磁控溅射实验报告
磁控溅射实验报告竭诚为您提供优质文档/双击可除磁控溅射实验报告篇一：薄膜实验报告,磁控溅射与高真空成膜电子科技大学实验报告姓名：郭章学号：20XX054020XX2指导教师：许向东日期：20XX年6月12日一，实验室名称：光电楼薄膜制备实验室二，实验项目名称：有机多功能高真空成膜设备的使用及其注意事项三，实验原理有机oLeD器件的制备流程分为：IT o玻璃清洗→光刻→再清洗→前处理→真空蒸镀有机层→真空蒸镀背电极→真空蒸镀保护层→封装（1）ITo玻璃的洗净及表面处理：IT o 作为阳极其表面状态直接影响空穴的注入和与有机薄膜层间的界面电子状态及有机材料的成膜性。
如果ITo表面不清洁，其表面自由能变小，从而导致蒸镀在上面的空穴传输材料发生凝聚、成膜不均匀。
也有可能导致击穿，使面板短路。
对洗净后的IT o玻璃还需进行表面活化处理，以增加IT o 表面层的含氧量，提高ITo表面的功函数。
也可以用比例为水:双氧水:氨水=5:1:1混合的过氧化氢溶液处理ITo表面，使ITo表面过剩的锡含量减少而氧的比例增加，以提高ITo 表面的功函数来增加空穴注入的几率，可使oLeD器件亮度提高一个数量级。
（2）有机薄膜的真空蒸镀工艺：LeD器件需要在高真空腔室中蒸镀多层有机薄膜，薄膜的质量关系到器件质量和寿命。
在高真空腔室中设有多个放置有机材料的坩埚，加热坩埚蒸镀有机材料，并利用石英晶体振荡器来控制膜厚。
有机材料的蒸发温度一般在170℃～400℃之间、IT o样品基底温度在40℃～60℃（3）金属电极的真空蒸镀工艺：金属电极仍要在真空腔中进行蒸镀。
金属电极通常使用低功函数的活泼金属，因此在有机材料薄膜蒸镀完成后进行蒸镀。
金属电极材料的蒸发一般用加热电流来表示，在我们的真空蒸镀设备上进行蒸镀实验，实验结果表明，金属电极材料的蒸发加热电流一般在20A～50A之间。
（4）器件封装工艺：LeD器件的有机薄膜及金属薄膜遇水和空气后会立即氧化，使器件性能迅速下降，因此在封装前决不能与空气和水接触。
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告
实验一磁控溅射法制备薄膜材料一、实验目的1、详细掌握磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序；2、制备出一种金属膜，如金属铜膜；3、测量制备金属膜的电学性能和光学性能；4、掌握实验数据处理和分析方法，并能利用 Origin 绘图软件对实验数据进行处理和分析。
二、实验仪器磁控溅射镀膜机一套、万用电表一架、紫外可见分光光度计一台；玻璃基片、金属铜靶、氩气等实验耗材。
三、实验原理1、磁控溅射镀膜原理（1）辉光放电溅射是建立在气体辉光放电的基础上，辉光放电是只在真空度约为几帕的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。
辉光放电时，两个电极间的电压和电流关系关系不能用简单的欧姆定律来描述，以气压为1.33Pa 的 Ne 为例，其关系如图 5 -1 所示。
图 5-1 气体直流辉光放电的形成当两个电极加上一个直流电压后，由于宇宙射线产生的游离离子和电子有限，开始时只有很小的溅射电流。
随着电压的升高，带电离子和电子获得足够能量，与中性气体分子碰撞产生电离，使电流逐步提高，但是电压受到电源的高输出阻抗限制而为一常数，该区域称为“汤姆森放电”区。
一旦产生了足够多的离子和电子后，放电达到自持，气体开始起辉，出现电压降低。
进一步增加电源功率，电压维持不变，电流平稳增加，该区称为“正常辉光放电”区。
当离子轰击覆盖了整个阴极表面后，继续增加电源功率，可同时提高放电区内的电压和电流密度，形成均匀稳定的“异常辉光放电”，这个放电区就是通常使用的溅射区域。
随后继续增加电压，当电流密度增加到～0.1A/cm 2时，电压开始急剧降低，出现低电压大电流的弧光放电，这在溅射中应力求避免。
（2）溅射通常溅射所用的工作气体是纯氩，辉光放电时，电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，这些被溅射出来的原子具有一定的动能，并会沿着一定的方向射向衬底，从而被吸附在衬底上沉积成膜。
实验三十六 磁控溅射法制备导电薄膜
实验三十六磁控溅射法制备导电薄膜实验名称：磁控溅射法制备导电薄膜实验项目性质：综合训练所涉及课程：薄膜电子材料与元器件，电子信息材料科学基础，真空技术基础计划学时：3学时一、实验目的1．了解真空的获得方法和测量技术；2．了解机械泵、分子泵工作原理和操作方法；3．掌握物理汽相沉积法制备薄膜材料的原理和方法；4．掌握磁控溅射镀膜机的操作方法。
二、实验原理1．真空的获得和测量见（实验一）2．磁控溅射法制备薄膜材料的原理溅射法是物理气相淀积薄膜的方法之一。
溅射法是利用带电离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶电极。
在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中使靶原子溅射出来。
这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并沿一定方向射向衬底，从而实现了在衬底上的薄膜沉积。
表征溅射特征得参量主要有溅射阈值，溅射率，溅射原子的速度和能量等。
溅射阈值：采用溅射法制备的薄膜种类很多，所需要的靶材种类也很多。
对于每一种靶材，都存在一个能量阈值，低于这个值就不会发生溅射现象。
不同靶材其溅射阈值不同。
溅射率：它表示正离子轰击作为阴极的靶材时，平均每个正离子能从靶材上打出的原子数目，就是被溅射出来的原子数与入射离子数之比。
溅射率的大小与入射离子的能量、种类、靶材的种类，入射离子的入射角等因素有关。
溅射原子的能量和速度：溅射原子的平均逸出能量，随入射离子能量的增加而增加；在相同轰击能量下，原子逸出能量随入射离子质量线性增加；不同靶材具有不同的原子逸出能量，溅射率高的靶材料，原子平均逸出能通常较低。
具体溅射方式较多，例如直流溅射，射频溅射，磁控溅射，反应溅射，离子束溅射，偏压溅射等。
也可根据实际应用，将上述各种方法结合起来构成某种新方法，如将磁控溅射和反应溅射结合起来就构成磁控反应溅射，磁控射频溅射等。
磁控溅射技术作为一种沉积速率较高，工作气体压强较低的溅射技术具有其独特的优越性。
因为速度为V的电子在电场E和磁感应强度B的磁场中运动时，既受电场力的作用，又受洛仑兹力的作用，则电子的运动轨迹将是沿电场方向加速，同时绕磁场方向螺旋前进电子的运动路径由于磁场的作用而大幅度地增加，提高了与原子的碰撞几率，从而有效地提高了气体的离化效率和薄膜的沉积速率。
射频磁控溅射实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过射频磁控溅射技术制备薄膜材料，并对其形貌、结构和性能进行分析。
通过实验，掌握射频磁控溅射技术的操作方法，了解薄膜材料制备的基本原理，并学会使用相关设备进行薄膜制备和性能测试。
二、实验原理射频磁控溅射技术是一种常用的薄膜制备方法，其基本原理是利用射频电磁场激发气体电离，产生等离子体，等离子体中的正离子在电场作用下轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子溅射出来，沉积在衬底上形成薄膜。
三、实验材料与设备1. 实验材料：- 靶材：纯度为99.99%的AlN靶材- 衬底：玻璃衬底2. 实验设备：- 射频磁控溅射系统- 真空泵- 氩气瓶- 氮气瓶- 超声波清洗机- 显微镜- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- 能量色散光谱仪（EDS）四、实验步骤1. 预处理：- 将靶材和衬底清洗干净，去除表面的油脂和杂质。
- 将清洗干净的靶材和衬底放入真空系统中，抽真空至1.0×10^-3 Pa。
2. 薄膜制备：- 将清洗干净的靶材和衬底放入射频磁控溅射系统中。
- 调节射频功率、气压、溅射时间和衬底温度等参数。
- 在设定的参数下进行溅射，制备AlN薄膜。
3. 薄膜性能测试：- 使用显微镜观察薄膜的形貌。
- 使用SEM观察薄膜的微观结构。
- 使用XRD分析薄膜的晶体结构。
- 使用EDS分析薄膜的成分。
五、实验结果与分析1. 薄膜形貌：通过显微镜观察，制备的AlN薄膜呈均匀的灰黑色，表面光滑，无明显缺陷。
2. 薄膜微观结构：通过SEM观察，制备的AlN薄膜呈柱状结构，柱间距约为100 nm。
3. 薄膜晶体结构：通过XRD分析，制备的AlN薄膜为六方晶系，具有较好的结晶质量。
4. 薄膜成分：通过EDS分析，制备的AlN薄膜主要由Al和N元素组成，符合理论计算结果。
六、实验结论通过射频磁控溅射技术成功制备了AlN薄膜，薄膜形貌、结构和性能良好。
实验结果表明，射频磁控溅射技术是一种制备高质量薄膜材料的有效方法。
薄膜磁控溅射实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过磁控溅射技术制备不同材料薄膜，研究其制备过程中的工艺参数对薄膜质量的影响，并对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
二、实验原理磁控溅射技术是一种物理气相沉积方法，通过将靶材加热至一定温度，使其表面产生自由电子，然后在电场的作用下，自由电子与气体分子发生碰撞，产生等离子体，等离子体中的离子和电子被加速并轰击靶材表面，使靶材表面原子蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。
三、实验设备与材料1. 实验设备：- 磁控溅射系统- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- X射线光电子能谱仪（XPS）- 红外光谱仪（IR）- 薄膜厚度测量仪2. 实验材料：- 靶材：Al、TiO2、ZnO等- 衬底：玻璃、硅等- 氩气、氮气等惰性气体四、实验步骤1. 清洗衬底：使用丙酮、乙醇、蒸馏水等清洗剂对衬底进行清洗，并在烘箱中干燥。
2. 装置准备：将靶材安装在磁控溅射系统上，设置靶材与衬底的距离、溅射气压、溅射时间等参数。
3. 磁控溅射：启动磁控溅射系统，进行溅射实验，制备薄膜。
4. 薄膜性能测试：使用SEM、XRD、XPS、IR等设备对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
五、实验结果与分析1. 薄膜表面形貌：SEM结果表明，Al、TiO2、ZnO等薄膜表面均匀，无明显缺陷。
2. 晶体结构：XRD分析表明，薄膜具有良好的晶体结构，晶粒尺寸较小。
3. 成分分析：XPS结果表明，薄膜中各元素含量符合预期。
4. 薄膜性能：- 硬度：Al、TiO2、ZnO等薄膜的硬度较高，具有良好的耐磨性能。
- 导电性：Al薄膜具有良好的导电性，适用于电子器件。
- 介电性能：TiO2、ZnO等薄膜具有良好的介电性能，适用于电容器等器件。
六、实验讨论1. 溅射气压对薄膜质量的影响：溅射气压越高，薄膜密度越大，晶粒尺寸越小，但溅射气压过高会导致薄膜表面出现缺陷。
2. 溅射时间对薄膜质量的影响：溅射时间越长，薄膜厚度越大，但溅射时间过长会导致薄膜内部应力增大，影响薄膜性能。
薄膜实验报告,磁控溅射与高真空成膜
电子科技大学实验报告姓名：郭章学号：2010054020022指导教师：许向东日期：2013年6月12日一：实验室名称：光电楼薄膜制备实验室二：实验项目名称：薄膜制备工艺流程三：实验原理1，磁控溅射原理：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。
利用 Ar一02混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。
2，实验室采用的为CK-3磁控溅射沉积真空系统，真空度可达pa103-。
溅射在靶原子沉积之后需要对其进行退火，实验室的的退火温度约为c3000。
此外溅射系统采用直流与射频两种电源模块，能够自由相互转换。
其中直流多对于到点靶材，而射频溅射则可对绝缘体进行溅射。
四，实验目的：1，了解真空溅射技术在实际中的应用。
2，掌握基本的真空溅射镀膜方法3，了解实验中的注意事项五，实验内容对真空溅射镀膜技术的参观以及反思六，实验器材CK-3磁控溅射沉积高真空系统七，实验步骤1) 开循环水电源、阀门；开总控电源，确认电源指示灯正常2) 打开真空机，开机械泵，角阀A ，到真空度达到20Pa 后，关闭角阀A ，开启角阀c3) 设置基地加热温度，开基片架旋转开关和调节转速，开溅射电源。
4) 关闭闸板阀，开角阀B5) 开溅射电源进行溅射。
6) 溅射结束，关闭溅射电源7) 关闭质量流计，设置降温温度。
8) 关闭基片旋转和这么空寂，关闭角阀B ，开放气阀。
9) 升起钟罩，取出样品，然后关闭钟罩，关闭角阀C ，开角阀A 。
10) 关闭总电源，关冷却水，关闭空气压缩机阀门。
八，实验数据及结果分析1）所用气体为Ar 与2O 混合气体，比例为1:5，可根据溅射情况，先后混合时间先后调整。
2）关于溅射系统使用直流或者射频电源应根据实际溅射物改变。
磁控溅射镀膜实验报告..doc
磁控溅射镀膜实验报告..doc
本次实验的目的是磁控溅射镀膜技术在材料科学中的应用，通过对磁控溅射镀膜过程的研究，探究其原理，并对所得到的薄膜进行分析。
一、实验步骤
1.将不同材料的基片放入溅射室中。
2.通过高频电源将气体放入溅射室中。
3.通过磁控电源产生磁场，使气体被激发。
4.激发后的气体离子在磁场作用下，被加速与基片的表面相撞，形成薄膜。
5.取出薄膜进行表面形貌、成分和结构的分析。
二、实验结果
本次实验我们选取了铜、铁和碳三种材料进行磁控溅射镀膜实验，得到了三组薄膜。
通过扫描电镜、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜等手段对其进行了分析。
1.铜薄膜：表面均匀光滑，没有明显的颗粒，厚度在几十纳米。
2.铁薄膜：表面呈现网状结构，均匀分布的圆形颗粒，颗粒直径约为100纳米，厚度在50纳米左右。
3.碳薄膜：表面比较光滑，无明显纹路和颗粒，但是颜色比较暗，黑色。
通过X射线衍射实验，铜和铁薄膜的晶体结构比较完善，而碳薄膜由于其非晶结构，无法通过X射线衍射仪观察到其晶体形态。
另外，通过场发射扫描电子显微镜对样品进行表面成分分析，我们发现铜薄膜表面主要是铜元素，铁薄膜表面主要是铁元素，碳薄膜表面主要是碳元素。
三、经验总结
1.磁控溅射镀膜技术是一种高端的材料制备方法，具有良好的制备效果和广泛的应用前景。
2.制备薄膜的品质取决于材料本身的质量和处理工艺。
3.通过对薄膜的表面形貌、成分和结构的分析，可以更好的了解样品的特性和有效性。
4.在实验中，操作人员需要熟悉实验设备的操作规程，正确使用实验设备并遵守实验安全规范。
薄膜制备实验报告
一、实验目的1. 了解薄膜制备的基本原理和方法；2. 掌握薄膜制备过程中的关键参数；3. 熟悉薄膜制备设备的使用；4. 学习薄膜性能的测试方法。
二、实验原理薄膜是一种厚度小于1微米的材料，广泛应用于电子、光学、能源、生物等领域。
薄膜制备方法主要有物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶液法、旋涂法等。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：磁控溅射设备、热蒸发设备、旋涂设备、椭偏仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等；2. 实验材料：靶材、衬底、前驱体、溶剂等。
四、实验步骤1. 磁控溅射法制备薄膜（1）将衬底清洗、烘干，并放入溅射腔中；（2）调整溅射参数，如功率、气压、溅射时间等；（3）启动溅射设备，制备薄膜；（4）对制备的薄膜进行性能测试。
2. 热蒸发法制备薄膜（1）将靶材放置在热蒸发设备中；（2）调整蒸发参数，如温度、蒸发速率等；（3）启动热蒸发设备，制备薄膜；（4）对制备的薄膜进行性能测试。
3. 旋涂法制备薄膜（1）将前驱体溶解于溶剂中，配制成一定浓度的溶液；（2）将衬底清洗、烘干，并放入旋涂设备中；（3）将溶液滴在衬底上，进行旋涂；（4）对制备的薄膜进行性能测试。
五、实验结果与分析1. 磁控溅射法制备薄膜（1）通过调整溅射参数，制备出厚度均匀、质量良好的薄膜；（2）对薄膜进行椭偏仪测试，得到薄膜的厚度和折射率；（3）通过SEM观察薄膜表面形貌，发现薄膜表面平整，无裂纹；（4）通过XRD测试，分析薄膜的晶体结构和成分。
2. 热蒸发法制备薄膜（1）通过调整蒸发参数，制备出厚度均匀、质量良好的薄膜；（2）对薄膜进行椭偏仪测试，得到薄膜的厚度和折射率；（3）通过SEM观察薄膜表面形貌，发现薄膜表面平整，无裂纹；（4）通过XRD测试，分析薄膜的晶体结构和成分。
3. 旋涂法制备薄膜（1）通过调整旋涂参数，制备出厚度均匀、质量良好的薄膜；（2）对薄膜进行椭偏仪测试，得到薄膜的厚度和折射率；（3）通过SEM观察薄膜表面形貌，发现薄膜表面平整，无裂纹；（4）通过XRD测试，分析薄膜的晶体结构和成分。
磁控溅射实验报告
磁控溅射实验报告磁控溅射实验报告磁控溅射是一种常见的薄膜制备技术，通过磁场控制离子束的运动轨迹，使其垂直轰击靶材表面，从而产生溅射材料，沉积在基底上形成薄膜。
本次实验旨在探究不同实验条件下磁控溅射过程对薄膜性能的影响。
实验装置主要包括溅射室、真空系统、靶材、基底和检测设备等。
首先，我们使用真空泵将溅射室抽至高真空状态，以确保实验环境的纯净度。
然后，将靶材固定在溅射室的靶架上，并将基底放置在靶材正对位置的基座上。
在实验过程中，我们改变了溅射时间、溅射功率和气氛气压等参数，以观察其对薄膜性能的影响。
首先，我们调整了溅射时间，固定其他参数不变，分别进行了5分钟、10分钟和15分钟的溅射实验。
结果显示，随着溅射时间的增加，薄膜的厚度逐渐增加，但过长的溅射时间可能导致薄膜表面出现颗粒状结构，影响其光学性能。
接下来，我们改变了溅射功率，保持其他参数不变。
通过调节溅射电流，我们分别进行了100W、200W和300W的溅射实验。
实验结果显示，溅射功率对薄膜的晶粒尺寸和结晶度有明显影响。
较低的溅射功率可能导致薄膜晶粒尺寸较小、结晶度较低，而较高的溅射功率则可能使晶粒尺寸增大、结晶度提高。
最后，我们研究了气氛气压对薄膜性能的影响。
在实验中，我们分别将气氛气压调整为0.1Pa、0.5Pa和1.0Pa，并保持其他参数不变。
实验结果显示，较低的气氛气压有助于提高薄膜的致密性和光学性能，但过低的气压可能导致薄膜的成分偏离目标值。
通过对不同实验条件下薄膜的分析，我们发现磁控溅射实验中的溅射时间、溅射功率和气氛气压等参数对薄膜性能有显著影响。
在实际应用中，我们可以根据需要调整这些参数，以获得具有理想性能的薄膜。
此外，磁控溅射技术还有许多其他应用领域。
例如，它可以用于制备导电薄膜、光学薄膜、防腐蚀薄膜等。
在电子器件制备中，磁控溅射技术也被广泛应用于制备金属、合金和化合物薄膜。
总之，磁控溅射是一种重要的薄膜制备技术，通过调节实验条件可以获得具有不同性能的薄膜。
磁控溅射法制膜实验
实验一 磁控溅射法制膜一、实验目的1． 掌握磁控溅射法制膜的基本原理2． 了解多功能磁控溅射镀膜仪的操作过程及使用范围3． 学习用磁控溅射法制备金属薄膜4． 学习用万用表测量薄膜的电阻二、实验原理1、溅射溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。
入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。
在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。
溅射的特点是：(1)溅射粒子(主要是原子，还有少量离子等)的平均能量达几个电子伏，比蒸发粒子的平均动能kT 高得多(3000K 蒸发时平均动能仅0.26eV)，溅射粒子的角分布与入射离子的方向有关。
(2)入射离子能量增大(在几千电子伏范围内)，溅射率(溅射出来的粒子数与入射离子数之比)增大。
入射离子能量再增大，溅射率达到极值；能量增大到几万电子伏，离子注入效应增强，溅射率下降。
(3)入射离子质量增大，溅射率增大。
(4)入射离子方向与靶面法线方向的夹角增大，溅射率增大(倾斜入射比垂直入射时溅射率大)。
(5)单晶靶由于焦距碰撞(级联过程中传递的动量愈来愈接近原子列方向)，在密排方向上发生优先溅射。
(6)不同靶材的溅射率很不相同。
2、磁控溅射通常的溅射方法，溅射效率不高。
为了提高溅射效率，首先需要增加气体的离化效率。
为了说明这一点，先讨论一下溅射过程。
当经过加速的入射离子轰击靶材(阴极)表面时，会引起电子发射，在阴极表面产生的这些电子，开始向阳极加速后进人负辉光区，并与中性的气体原子碰撞，产生自持的辉光放电所需的离子。
这些所谓初始电子(primary electrons )的平均自由程随电子能量的增大而增大，但随气压的增大而减小。
在低气压下，离子是在远离阴极的地方产生，从而它们的热壁损失较大，同时，有很多初始电子可以以较大的能量碰撞阳极，所引起的损失又不能被碰撞引起的次级发射电子抵消，这时离化效率很低，以至于不能达到自持的辉光放电所需的离子。
磁控溅射法制备薄膜实验报告
浙江理工大学物理实验报告薄膜技术及应用姓名：刘彬学号：200920101017班级：应用化学物理实验室实验名称：Cu3N薄膜的制备组别：1 日期：2010年12月20日成绩一、实验目的1．熟悉磁控溅射法的原理及其操作。
2．了解Cu3N薄膜的晶体结构与其制备工艺参数之间关系。
二、实验试剂及仪器JGP560CC型磁控溅射仪三、实验原理磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar和新的电子；新电子飞向基片，Ar在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。
若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。
随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。
由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。
磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。
入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。
在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。
四、实验过程：利用JGP560CC型磁控溅射仪，采用射频磁控溅射方法，按照表1中的工艺参数在玻璃基底上成功制备了Cu3N薄膜。
溅射时所用靶材为99.99%Cu靶，靶的直径为5cm，厚度2.5mm；靶和基片之间的距离为65mm；溅射所用气体是99.999%高纯氮气和氩气。
将基底在放入真空室之前，分别用丙酮和酒精超声波清洗，溅射前将真空室气压抽至2×10-5Pa，并通人氩气预溅射5min以清洗靶面；随后通入适量反应气体N2，两种气体的流量分别使用质量流量计控制，总气压为1 Pa。
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告实验报告：磁控溅射法制备薄膜材料一、引言薄膜材料广泛应用于电子器件、光学器件等领域，其性能直接影响着器件的性能。
磁控溅射法是一种常用的制备薄膜材料的方法，通过在真空环境下，利用磁控电子束或离子束轰击源材料的表面，使源材料蒸发并沉积在基底上，从而得到所需的薄膜材料。
本实验旨在通过磁控溅射法制备一种特定的薄膜材料，并对其形貌、结构和成分进行表征。
二、实验方法1.实验仪器与材料本实验使用的主要仪器设备有磁控溅射设备、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）。
实验材料包括源材料、基底材料和溅射气体。
2.实验步骤（1）将源材料加载到磁控溅射设备的靶位上，并安装好基底材料。
（2）将真空室抽气至高真空状态，确保实验环境稳定。
（3）开启溅射气体，调节其流量和压力，使其保持合适的工作状态。
（4）通过操纵磁控溅射设备的参数，包括溅射功率、工作距离等，进行溅射，沉积薄膜材料在基底上。
（5）制备完成后，将样品取出，进行表征。
三、实验结果与分析通过SEM观察，薄膜材料的表面形貌均匀，没有明显的颗粒和裂纹，呈现出光滑的特点。
通过透射电子显微镜（TEM）的观察，薄膜材料的厚度约为100 nm，呈现出均匀的结构。
通过XRD分析，薄膜材料的晶体结构为立方晶系，晶面取向较好。
通过对XRD图谱的解析，还可以得到薄膜材料的晶格常数、晶粒大小等信息。
通过能谱仪的分析，可以确定薄膜材料的成分。
实验结果显示，制备的薄膜材料主要由目标材料的原子组成，没有掺杂物的存在。
四、讨论与改进通过磁控溅射法制备的薄膜材料，表面形貌均匀且结构良好，符合预期需求。
但是，在实验过程中，我们发现了一些问题，如薄膜材料的制备速率较慢、材料的含气量较高等。
为了解决这些问题，我们可以在实验过程中进行参数的优化，如调节溅射功率、溅射时间等，以提高制备速率；同时可以加入适量的氩气来降低材料的含气量。
此外，在薄膜材料的表征上，我们只是使用了SEM、XRD和能谱仪等仪器进行了一些基本的表征，对于材料的电学、光学等特性并没有进行深入的研究。
功能薄膜制备实验报告
一、实验目的本次实验旨在学习并掌握功能薄膜的制备方法，了解其制备过程中的关键步骤及影响因素，并通过对实验结果的分析，探讨不同制备方法对薄膜性能的影响。
二、实验原理功能薄膜是一种具有特定功能的薄膜材料，通过在薄膜表面或内部引入特定的物理、化学或生物功能，使其在电子、能源、医疗和环保等领域具有广泛应用。
功能薄膜的制备方法主要包括蒸发沉积法、磁控溅射法、电化学沉积法等。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 纳米纤维素- 聚乙烯醇- 醋酸乙烯酯- 硝酸银- 氯化钠- 硅胶- 水浴锅- 真空镀膜机- 电子天平- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- 紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）2. 实验仪器：- 蒸发沉积仪- 磁控溅射仪- 电化学沉积仪- 真空抽滤机- 超声波清洗器- 烘箱四、实验步骤1. 蒸发沉积法：（1）将纳米纤维素分散于聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀；（2）将混合溶液倒入蒸发沉积仪的基底上，调整蒸发速率；（3）将基底放入真空镀膜机中，真空度达到一定值后，开启蒸发源；（4）待薄膜形成后，取出基底，用超声波清洗器清洗，晾干。
2. 磁控溅射法：（1）将纳米纤维素与硝酸银混合，搅拌均匀；（2）将混合溶液倒入磁控溅射仪的基底上，调整溅射功率；（3）开启磁控溅射仪，使溅射材料沉积在基底上；（4）待薄膜形成后，取出基底，用超声波清洗器清洗，晾干。
3. 电化学沉积法：（1）将纳米纤维素与氯化钠混合，搅拌均匀；（2）将混合溶液倒入电化学沉积仪的基底上，调整电压和电流；（3）开启电化学沉积仪，使沉积材料沉积在基底上；（4）待薄膜形成后，取出基底，用超声波清洗器清洗，晾干。
五、实验结果与分析1. 蒸发沉积法制备的薄膜具有较好的透明度和均匀性，薄膜厚度约为50μm；2. 磁控溅射法制备的薄膜表面光滑，厚度约为100μm；3. 电化学沉积法制备的薄膜具有较好的附着力，厚度约为200μm。
通过对三种制备方法制备的薄膜进行SEM、XRD和UV-Vis测试，结果表明：1. 蒸发沉积法制备的薄膜具有良好的结晶度和化学稳定性；2. 磁控溅射法制备的薄膜具有较好的耐腐蚀性和光学性能；3. 电化学沉积法制备的薄膜具有良好的导电性和化学稳定性。
光刻磁控溅射实验报告
一、实验目的1. 了解光刻磁控溅射的基本原理和操作方法。
2. 掌握光刻磁控溅射设备的使用技巧。
3. 通过实验，制备高质量的光刻胶膜。
二、实验原理光刻磁控溅射是一种利用磁控溅射技术制备光刻胶膜的方法。
其原理是在高真空条件下，通过磁控溅射将光刻胶材料溅射到基板上，形成光刻胶膜。
磁控溅射具有沉积温度低、沉积速度快、薄膜均匀性好等优点，适用于制备高质量的光刻胶膜。
三、实验仪器与材料1. 仪器：磁控溅射设备、高真空系统、真空泵、加热器、光刻胶、基板、显微镜、扫描电子显微镜等。
2. 材料：光刻胶材料、基板、溶剂等。
四、实验步骤1. 准备工作：将磁控溅射设备预热至设定温度，将基板放置在设备中的基板上，调整设备参数，确保设备处于正常工作状态。
2. 光刻胶制备：将光刻胶材料放入溶剂中溶解，搅拌均匀，制成光刻胶溶液。
3. 溅射过程：将光刻胶溶液滴在基板上，利用磁控溅射设备将光刻胶材料溅射到基板上，形成光刻胶膜。
4. 干燥与固化：将溅射后的基板取出，放置在加热器上，进行干燥和固化处理。
5. 观察与分析：利用显微镜和扫描电子显微镜观察光刻胶膜的结构和性能。
五、实验结果与分析1. 光刻胶膜结构：观察到的光刻胶膜表面平整，无明显缺陷，膜厚均匀。
2. 光刻胶膜性能：通过扫描电子显微镜观察，光刻胶膜与基板结合紧密，无明显脱落现象。
光刻胶膜的表面粗糙度低，有利于后续的光刻工艺。
3. 影响因素分析：（1）溅射功率：溅射功率过高，可能导致光刻胶膜过厚，影响光刻质量；溅射功率过低，可能导致光刻胶膜过薄，影响光刻胶的附着力。
（2）溅射时间：溅射时间过长，可能导致光刻胶膜过厚，影响光刻质量；溅射时间过短，可能导致光刻胶膜过薄，影响光刻胶的附着力。
（3）基板温度：基板温度过高，可能导致光刻胶膜溶解，影响光刻质量；基板温度过低，可能导致光刻胶膜与基板结合不良。
六、实验总结1. 光刻磁控溅射技术是一种制备高质量光刻胶膜的有效方法，具有沉积温度低、沉积速度快、薄膜均匀性好等优点。
磁控溅射实验报告数据
一、实验目的1. 了解磁控溅射原理及其在薄膜制备中的应用。
2. 掌握磁控溅射实验的基本操作和数据处理方法。
3. 通过实验验证磁控溅射制备薄膜的工艺参数对薄膜质量的影响。
二、实验原理磁控溅射是一种利用磁控溅射枪产生的磁力场使靶材表面发生溅射现象，从而在基板上制备薄膜的物理气相沉积技术。
在磁控溅射过程中，高能粒子从靶材表面溅射出来，沉积在基板上形成薄膜。
三、实验仪器与材料1. 磁控溅射枪2. 真空系统3. 基板4. 靶材5. 气源（Ar）6. 计时器7. 电流表8. 电压表9. 磁控溅射实验装置四、实验步骤1. 将靶材和基板放置在磁控溅射枪的靶材室和基板室中。
2. 启动真空系统，将系统抽真空至所需真空度。
3. 打开Ar气源，调节气体流量。
4. 打开磁控溅射枪电源，调整溅射功率和溅射时间。
5. 在磁控溅射过程中，记录溅射电流、电压、气体流量和溅射时间等参数。
6. 实验结束后，关闭磁控溅射枪电源和Ar气源，停止真空系统。
五、实验数据实验过程中，记录了以下数据：1. 溅射功率：300W2. 溅射时间：30min3. 真空度：5×10^-4 Pa4. 气体流量：0.2L/min5. 溅射电流：2.5A6. 溅射电压：20kV六、数据处理与分析1. 根据溅射功率、溅射时间和靶材质量，计算溅射速率为0.2μm/min。
2. 根据溅射电流和溅射电压，计算溅射速率与电流、电压的关系如下：溅射速率= 0.1 × 溅射电流× 溅射电压将实验数据代入上述公式，得到溅射速率为2.0μm/min。
3. 根据溅射速率与气体流量的关系，计算气体流量对溅射速率的影响如下：溅射速率= 0.2 × 气体流量将实验数据代入上述公式，得到溅射速率为0.04μm/min。
4. 分析溅射功率、溅射时间、真空度、气体流量、溅射电流和溅射电压对薄膜质量的影响，得出以下结论：（1）溅射功率和溅射时间对薄膜质量有显著影响，溅射功率越高、溅射时间越长，薄膜质量越好。
材料化学专业实验实验10磁控溅射TiN薄膜的制备及性能检测
材料化学专业实验实验10磁控溅射TiN薄膜的制备及性能检测实验⼗磁控溅射TiN薄膜的制备及性能检测⼀、实验⽬的1．了解磁控溅射设备的构造及操作⽅法，通过实验掌握TiN薄膜的制备流程。
2．熟悉磁控溅射技术的基本原理，通过实验掌握TiN薄膜性能分析如微观形貌、化学组成、晶体物相结构等的测试技术⽅法。
⼆、主要实验仪器⾼真空多功能薄膜沉积设备（FDJ700，沈阳科友）；场发射扫描电⼦显微镜（Sigma，德国蔡司）；能谱仪（INCA，英国⽜津）；X射线衍射仪（XRD-6100，⽇本岛津）。
三、实验原理磁控溅射技术属于物理⽓相沉积技术的⼀种，是⼀种重要的薄膜材料制备⽅法，⽬前已经成为制备耐磨、耐蚀、装饰、光学及其他各种功能膜的重要⼿段。
磁控溅射技术沉积薄膜材料的基本原理：在阳极（除去靶材外的整个真空室）和阴极溅射靶材（需要沉积的材料源）之间加上⼀定的电压，形成⾜够强度的静电场。
然后再在真空室内通⼊较易离⼦化的惰性Ar⽓体，在静电场E的作⽤下产⽣⽓体离⼦化辉光放电。
Ar⽓电离并产⽣⾼能的Ar+ 离⼦和⼆次电⼦e。
⾼能Ar+ 离⼦在电场E的作⽤下会加速飞向阴极，并以⾼能量轰击靶材表⾯，使靶材表⾯发⽣溅射，被溅射出的粒⼦中，中性的靶材原⼦/分⼦沉积在衬底基体上形成薄膜层。
⽽⼆次电⼦在电场E 的作⽤下飞向衬底基材，电⼦运动过程中与Ar⽓分⼦发⽣碰撞。
由于磁场B的作⽤，⼆次电⼦e沿着E（电场）× B（磁场）所指的⽅向发⽣漂移，简称E × B漂移，其运动轨迹近似于⼀条摆线。
若为环形磁场，则电⼦就以近似摆线形式在靶材表⾯做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，⽽且被束缚在靠近靶材表⾯的等离⼦体区域内，并且在该区域中电离出⼤量的Ar+来轰击靶材，从⽽实现了⾼速沉积。
随着碰撞次数的增加，⼆次电⼦的能量消耗殆尽，逐渐远离靶材表⾯，并在电场E的作⽤下最终沉积在基材表⾯。
由于该电⼦的能量很低，传递给基材的能量很⼩，致使基材温升较低。
实验磁控溅射法制备薄膜材料
实验4 磁控溅射法制备薄膜材料一、实验目的1. 掌握真空的获得2. 掌握磁控溅射法的基本原理与使用方法3. 掌握利用磁控溅射法制备薄膜材料的方法二、实验原理磁控溅射属于辉光放电范畴,利用阴极溅射原理进行镀膜;膜层粒子来源于辉光放电中,氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用;氩离子将靶材原子溅射下来后,沉积到元件表面形成所需膜层;磁控原理就是采用正交电磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹,使得电子在正交电磁场中变成了摆线运动,因而大大增加了与气体分子碰撞的几率; 用高能粒子大多数是由电场加速的气体正离子撞击固体表面靶,使固体原子分子从表面射出的现象称为溅射;1. 辉光放电：辉光放电是在稀薄气体中,两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象;溅射镀膜基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应,而整个溅射过程都是建立在辉光放电的基础之上的,即溅射离子都来源于气体放电;不同的溅射技术所采用的辉光放电方式有所不同,直流二极溅射利用的是直流辉光放电,磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电;如图1a所示为一个直流气体放电体系,在阴阳两极之间由电动势为的直流电源提供电压和电流,并以电阻作为限流电阻;在电路中,各参数之间应满足下述关系：V=E-IR使真空容器中Ar气的压力保持一定,并逐渐提高两个电极之间的电压;在开始时,电极之间几乎没有电流通过,因为这时气体原子大多仍处于中性状态,只有极少量的电离粒子在电场的作用下做定向运动,形成极为微弱的电流,即图b中曲线的开始阶段所示的那样;图1 直流气体放电随着电压逐渐地升高,电离粒子的运动速度也随之加快,即电流随电压上升而增加;当这部分电离粒子的速度达到饱和时,电流不再随电压升高而增加;此时,电流达到了一个饱和值对应于图曲线的第一个垂直段;当电压继续升高时,离子与阴极之间以及电子与气体分子之间的碰撞变得重要起来;在碰撞趋于频繁的同时,外电路转移给电子与离子的能量也在逐渐增加;一方面,离子对于阴极的碰撞将使其产生二次电子的发射,而电子能量也增加到足够高的水平,它们与气体分子的碰撞开始导致后者发生电离,如图a所示;这些过程均产生新的离子和电子,即碰撞过程使得离子和电子的数目迅速增加;这时,随着放电电流的迅速增加,电压的变化却不大;这一放电阶段称为汤生放电;在汤生放电阶段的后期,放电开始进入电晕放电阶段;这时,在电场强度较高的电极尖端部位开始出现一些跳跃的电晕光斑;因此,这一阶段称为电晕放电;在汤生放电阶段之后,气体会突然发生放电击穿现象;这时,气体开始具备了相当的导电能力,我们将这种具备了一定的导电能力的气体称为等离子体;此时,电路中的电流大幅度增加,同时放电电压却有所下降;这是由于这时的气体被击穿,因而气体的电阻将随着气体电离度的增加而显着下降,放电区由原来只集中于阴极边缘和不规则处变成向整个电极表面扩展;在这一阶段,气体中导电粒子的数目大量增加,粒子碰撞过程伴随的能量转移也足够地大,因此放电气体会发出明显的辉光;电流的继续增加将使得辉光区域扩展到整个放电长度上,同时,辉光的亮度不断提高;当辉光区域充满了两极之间的整个空间之后,在放电电流继续增加的同时,放电电压又开始上升;上述的两个不同的辉光放电阶段常被称为正常辉光放电和异常辉光放电阶段;异常辉光放电是一般薄膜溅射或其他薄膜制备方法经常采用的放电形式,因为它可以提供面积较大、分布较为均匀的等离子体,有利于实现大面积的均匀溅射和薄膜沉积;2. 磁控溅射：平面磁控溅射靶采用静止电磁场,磁场为曲线形;其工作原理如下图所示;电子在电场作用下,加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞;若电子具有足够的能量约为30eV;时,则电离出Ar+并产生电子;电子飞向基片,Ar+在电场作用下加速飞向阴极溅射靶并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射;在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜;二次电子e1在加速飞向基片时受磁场B的洛仑兹力作用,以摆线和螺旋线状的复合形式在靶表面作圆周运动;该电子e1的运动路径不仅很长,而且被电磁场束缚在靠近靶表面的等离子体区域内;在该区中电离出大量的Ar+用来轰击靶材,因此磁控溅射具有沉积速率高的特点;随着碰撞次数的增加,电子e1的能量逐渐降低,同时,e1逐步远离靶面;低能电子e1将如图中e3那样沿着磁力线来回振荡,待电子能量将耗尽时,在电场E的作用下最终沉积在基片上;由于该电子的能量很低,传给基片的能量很小,使基片温升较低;在磁极轴线处电场与磁场平行,电子e2将直接飞向基片;但是,在磁控溅射装置中,磁极轴线处离子密度很低,所以e2类电子很少,对基片温升作用不大;图2 磁控溅射工作原理图磁控溅射的基本原理就是以磁场改变电子运动方向,束缚和延长电子的运动路径,提高电子的电离概率和有效地利用了电子的能量;因此,在形成高密度等离子体的异常辉光放电中,正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效,同时受正交电磁场的束缚的电子只能在其能量将要耗尽时才能沉积在基片上;这就是磁控溅射具有“低温”、“高速”两大特点的机理;3.真空的获得：用来获得真空的设备称为真空泵,真空泵按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类;排气型真空泵是利用内部的各种压缩机构,将被抽容器中的气体压缩到排气口,而将气体排出泵体之外,如机械泵、扩散泵和分子泵等;吸气型真空泵则是在封闭的真空系统中,利用各种表面吸气剂吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上,使被抽容器保持真空,如吸附泵、离子泵和低温泵等;（1）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压缩从而获得真空的泵,机械泵的种类很多,目前常用的是旋片式机械泵;机械泵可在大气压下启动正常工作,其极限真空度可达10-1Pa,它取决于：①定子空间中两空腔间的密封性,因为其中一空间为大气压,另一空间为极限压强,密封不好将直接影响极限压强；②排气口附近有一“死角”空间,在旋片移动时它不可能趋于无限小,因此不能有足够的压力去顶开排气阀门；③泵腔内密封油有一定的蒸汽压室温时约为10-1Pa;2分子泵分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子,使之获得定向速度,从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵; 这种泵具体可分为：1)牵引分子泵气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动量,被驱送到泵的出口; 2涡轮分子泵靠高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合来实现抽气的;这种泵通常在分子流状态下工作;3复合分子泵它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联组合起来的一种复合型的分子真空泵;三、实验仪器超声波清洗器、磁控溅射镀膜机、镊子、烧杯等四、实验步骤1.用酒精清洗衬底玻璃基板、靶材,清洗完毕后用高压气枪吹干;2.实验前仔细检查各开关的状态,接通电源;电源接通后打开水循环开关,关闭真空计,打开放气阀,待放气完毕打开腔室门放置基片,注意装载过程中确保玻璃面的整洁;置入内衬,关闭充气阀门;3.一键抽真空;4.待分子泵满转速时,设置好靶基距和基片加热温度,打开基片加热;5.待抽至需要的真空,打开限流阀,到90°处,设置基片台转速,打开基片台旋;6.设置流量计的示数,充入氩气,至工作真空度;7.等待 30s 左右,设置直流或射频电源的功率和工作时间,点击 ON 按钮开始溅射镀膜前一定要确定靶挡板是关闭的;待溅射一段时间后,打开挡板,开始镀膜,镀膜时间到后电源自动关闭;8.设置流量计示数为 0,关闭加热;9.待流量计实际流量归 0,关闭进气阀、限流阀,限流阀到 0°;10.镀膜结束,一键停真空;11.待机械泵等均停机,关闭真空计、打开放气阀;待放气完毕,打开腔室门取样品,打开真空计,关闭放气阀;打开一键抽真空,待真空抽至 10 多 Pa 时点击一键停真空,待设备停机后再关闭总电源;五、注意事项1. 抽真空前检查：1样品是否放好2腔室门是否关好3放气阀是否关闭4真空计是否打开2.注意对设备的保养维护,及时去除基片台及基片挡板,靶屏蔽罩及靶挡板上沉积的各种材料,防止掉渣使靶与屏蔽罩短接烧坏靶;方法是将把挡板卸下用绿色拉丝布擦拭附着物后用卫生纸蘸丙酮或酒精擦干净,对基片台如不拆下的话用报纸垫在腔室口上防止擦拭时脏东西掉入腔室;3.磁控溅射室暴露大气前一定要关紧限流阀,以免损坏分子泵,同时要关紧气路截止阀,以免气路受污染;。
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告
实验一磁控溅射法制备薄膜材料一、实验目的1.详细掌握磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序；2、制备出一种金属膜, 如金属铜膜；3.测量制备金属膜的电学性能和光学性能；二、 4、掌握实验数据处理和分析方法, 并能利用 Origin 绘图软件对实验数据进行处理和分析。
三、实验仪器磁控溅射镀膜机一套、万用电表一架、紫外可见分光光度计一台；玻璃基片、金属铜靶、氩气等实验耗材。
四、实验原理1.磁控溅射镀膜原理（1）辉光放电溅射是建立在气体辉光放电的基础上, 辉光放电是只在真空度约为几帕的稀薄气体中, 两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。
辉光放电时, 两个电极间的电压和电流关系关系不能用简单的欧姆定律来描述, 以气压为1.33Pa 的 Ne 为例, 其关系如图 5 -1 所示。
图 5-1 气体直流辉光放电的形成当两个电极加上一个直流电压后, 由于宇宙射线产生的游离离子和电子有限,开始时只有很小的溅射电流。
随着电压的升高, 带电离子和电子获得足够能量, 与中性气体分子碰撞产生电离, 使电流逐步提高, 但是电压受到电源的高输出阻抗限制而为一常数, 该区域称为“汤姆森放电”区。
一旦产生了足够多的离子和电子后, 放电达到自持, 气体开始起辉, 出现电压降低。
进一步增加电源功率, 电压维持不变, 电流平稳增加, 该区称为“正常辉光放电”区。
当离子轰击覆盖了整个阴极表面后, 继续增加电源功率, 可同时提高放电区内的电压和电流密度, 形成均匀稳定的“异常辉光放电”, 这个放电区就是通常使用的溅射区域。
随后继续增加电压, 当电流密度增加到～0.1A/cm 2时, 电压开始急剧降低, 出现低电压大电流的弧光放电, 这在溅射中应力求避免。
（2）溅射通常溅射所用的工作气体是纯氩, 辉光放电时, 电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞, 电离出大量的氩离子和电子, 电子飞向基片。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材, 溅射出大量的靶材原子, 这些被溅射出来的原子具有一定的动能, 并会沿着一定的方向射向衬底, 从而被吸附在衬底上沉积成膜。
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实验一磁控溅射法制备薄膜材料
一、实验目的
1、详细掌握磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序；
2、制备出一种金属膜，如金属铜膜；
3、测量制备金属膜的电学性能和光学性能；
4、掌握实验数据处理和分析方法，并能利用 Origin 绘图软件对实验数据进行处理和分析。
二、实验仪器
磁控溅射镀膜机一套、万用电表一架、紫外可见分光光度计一台；玻璃基片、金属铜靶、氩气等实验耗材。
三、实验原理
1、磁控溅射镀膜原理
（1）辉光放电
溅射是建立在气体辉光放电的基础上，辉光放电是只在真空度约为几帕的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。
辉光放电时，两个电极间的电压和电流关系关系不能用简单的欧姆定律来描述，以气压为的 Ne 为例，其关系如图 5 -1 所示。
图 5-1 气体直流辉光放电的形成
当两个电极加上一个直流电压后，由于宇宙射线产生的游离离子和电子有限，开始时只有很小的溅射电流。
随着电压的升高，带电离子和电子获得足够能量，与中性气体分子碰撞产生电离，使电流逐步提高，但是电压受到电源的高输出阻抗限制而为一常数，该区域称为“汤姆森放电”区。
一旦产生了足够多的离子和电子后，放电达到自持，气体开始起辉，出现电压降低。
进一步增加电源功率，电压维持不变，电流平稳增加，该区称为“正常辉光放电”区。
当离子轰击覆盖了整个阴极表面后，继续增加电源功率，可同时提高放电区内的电压和电流密度，形成均匀稳定的“异常辉光放电”，这个放电区就是通常使用的溅射区域。
随后继续增加电压，当电流密度增加到～cm 2时，电压开始急剧降低，出现低电压大电流的弧光放电，这在溅射中应力求避免。
（2）溅射
通常溅射所用的工作气体是纯氩，辉光放电时，电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，这些被溅射出来的原子具有一定的动能，并会沿着一定的方向射向衬底，从而被吸附在衬底上沉积成膜。
这就是简单的“二级直流溅射”。
（3）磁控溅射
通常的溅射方法，溅射沉积效率不高。
为了提高溅射效率，经常采用磁控溅射的方法。
磁控溅射的目的是增加气体的离化效率，其基本原理是在靶面上建立垂直与电场的一个环形封闭磁场，将电子约束在靶材表面附近，延长其在等离子体中的运动轨迹，提高它参与气体分子碰撞和电离过程的几率，从而显着提高溅射效率和沉积速率，同时也大大提高靶材的利用率。
其基本原理示意见图 5-2。
图 5-2 磁控溅射镀膜原理
磁控溅射能极大地提高薄膜的沉积速度，改善薄膜的性能。
这是由于在磁控溅射时气体压力减小了，使薄膜中嵌入的气体杂质减少，薄膜表面气孔减少而密实，膜面均匀一致。
磁控溅射可以分为直流磁控溅射和射频磁控溅射，射频磁控溅射中，射频电源的频率通常在 5～ 30MHz。
溅射过程中还可以同时通入少量活性气体（如氧气），使它和靶材原子在基片上形成化合物薄膜（氧化物薄膜），这就是反应溅射。
2、溅射装备
以平面溅射方式为例，如图 5-3 所示的溅射装置图。
在真空室中，基片与圆形靶表面正对且用带孔挡板隔开，其中阴极靶用循环水冷却，基片架上附有加热或通冷却水装置。
四、实验内容
1、在教师指导下学生查阅有关文献，了解磁控溅射制备薄膜的原理；
2、在教师指导下，学习磁控溅射镀膜机的正确使用；
3、在教师指导下，按照实验程序进行薄膜制备实验；
1）、开相关设备的电源，并开冷却水和空压机；
2)、打开放气阀，待没有气压声时打开真空室大门；
3)、把玻璃样品安放在靶台的适当位置，关闭真空室大门；
4)、关闭放气阀，打开机械泵控制电源，然后打开旁抽阀，开始抽真空，直到真空度低于5Pa；
5)、关闭旁抽阀，打开前级阀，开分子泵电源，逐渐打开翻板阀，开始抽真空，此时分子泵的转速为8400r/s，频率为135Hz。
当真空度为3×10-3Pa时，分子泵转速为2700r/s，频率为450Hz，电压55V，电流；
6)、打开氩气瓶和对应的MCF控制阀，MCF流量显示仪打到阀控位置，然后调节流量为20SCCM（即标况下20mL/min），此时真空室气压为×10-2Pa缓慢调节翻板阀开口的大小，调节真空室气压至1到2Pa之间（本实验为）；
7)、打靶台挡板开直流电源开关，调节功率，可以观察到，当为10W左右时，开始出现辉光，并且辉光呈绿色，并随功率的增大颜色变亮；
8)、开样品挡板开始溅射；
9)、停止溅射：将功率逐渐调制0，并关闭溅射电源，关闭氩气瓶和对应的MCF控制阀；关闭翻板阀，关闭分子泵电源，直到分子泵频率和转速都降为0时，关闭前级阀；关闭机械泵；
10)、开放气阀，直至没有气流声，然后打开真空室大门，取出样品，可观察到玻璃样品上已镀上一层银白色的膜。
11)、关闭真空室并将其抽至低真空，然后关闭空压机、水冷系统等，并切断总电源。
4、在教师指导下测量薄膜的电学和光学性质；
5、对薄膜性能进行分析；
6、总结实验结果，撰写实验报告。
五、实验数据与数据处理
在实验中，老师对电镀薄膜进行了时间控制，时间分别控制在10s和60s。
这两种的放射率测量的结果如下图：
电镀10秒的薄膜
电镀60秒的薄膜
六、实验结论
从上面两幅波长与反射率的关系可以看出:
1、对于电镀10秒的薄膜，在波长300-600（基本上是可见光）间随着波长的变长，反射率并没有明显变化，都比较低，在波长600mm（基本是红外光）之后，随着波长的加
长反射率逐渐增加。
可以知道，较薄的膜对波长短的光透过率低。
2、对于电镀60秒的薄膜，从波长300mm开始，随着波长的加长反射率基本呈线性增加。
3、对于10秒和60秒两个薄膜来说，电镀60秒的薄膜其反射率远高于电镀10秒的薄膜。
3、在可见光范围下，10秒的呈透明，而60秒的几乎不透明。
七、思考题
1、在镀膜机使用过程中，你知道哪些注意事项
答：（1）要确定真空室内的膜料、离子源灯丝、工件架是否按要求放置好。
（2）工艺完成后要关闭电子枪和离子源等开关，待真空镀膜设备冷却一消失后方可关闭电源。
（3）允许不可开店电柜、真空室的屏蔽门。
2、直流磁控溅射镀膜有哪些特点，有利于哪些薄膜材料的制备，而哪些材料用直流磁控溅射制备不利
答：溅射镀膜是利用气体放电产生的正离了在电场的作用下高速轰击作为阳极的靶，使靶材料中原子（或离子）逸出而淀积到被镀基片表面，从而形成所需要的薄。
溅射镀膜类型很多，与真空蒸发镀膜相比，其主要特点有下面四点：
（1）任何物质都可以溅射，尤其是高熔点、低蒸汽压的元素和化合物；
（2）溅射薄膜与基片之间的附着性好；
（3）溅射薄膜密度高、针孔少、薄膜纯度高；
（4）溅射薄膜膜厚容易控制，重复性好；
具有磁性的材料，半导体等不适合磁控溅射，没有磁性的材料比较适合。
3、你制备的金属膜的光学和电学性能与你查到的该类薄膜的性能有什么不同，为什么
答：网上显示的真空磁控溅射镀膜的性能：电阻率低，透射率高。
实验制备的金属膜的性能：电阻率略高，透射率偏低。
原因：实验中温度偏高，导致晶粒过大，电阻率升高；时间过长同样会导致温度增高，晶粒变大，电阻率升高；氩气气压过高，氩离子过多，碰撞多，晶化率变低，透射率变低；靶基距离过大，散射增大，致密性下降，透射率变低。