真空镀膜技术53123
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．
Color7y Confidential
COLORY
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。
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。
《真空镀膜技术》课件
镀膜时间过长或过短都会影响薄膜的 质量和性能，需要根据工艺要求进行 选择。
04
真空镀膜技术的研究进展
高性能薄膜材料的制备与应用
高性能薄膜材料的制备
随着科技的发展，真空镀膜技术已经能够制备出具有优异性能的薄膜材料，如金刚石薄膜、类金刚石 薄膜、氮化钛薄膜等。这些高性能薄膜材料在刀具、模具、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
金属薄膜主要用于制造各种电子器件，如集 成电路、微电子器件、传感器等。通过在电 子器件表面镀制金属薄膜，可以起到导电、 导热、抗氧化等作用，提高电子器件的性能 和稳定性。此外，金属薄膜还可以用于制造
磁性材料，如磁记录介质、磁流体等。
功能薄膜的制备与应用
要点一
总结词
功能薄膜在真空镀膜技术中具有广泛的应用前景，可用于 制造各种新型材料和器件。
VS
面临的挑战
尽管真空镀膜技术具有广泛的应用前景和 巨大的发展潜力，但仍面临许多挑战和难 点。例如，如何提高薄膜的附着力和稳定 性、如何降低生产成本和提高生产效率等 。
05
真空镀膜技术的应用实例
光学薄膜的制备与应用
总结词
光学薄膜在真空镀膜技术中具有广泛应用， 主要用于提高光学器件的性能和降低光损失 。
光学领域
用于制造光学元件，如反射镜 、光学窗口等，提高其光学性 能和抗磨损能力。
建筑领域
用于建筑玻璃、陶瓷等材料的 表面装饰和防护，提高其美观 度和耐久性。
02
真空镀膜技术的基本原理
真空环境的形成与维持
真空环境的形成
通过机械泵、分子泵、离子泵等抽气 设备，将容器内的气体逐渐抽出，形 成真空状态。
关闭加热系统和真空泵， 完成镀膜过程。
真空镀膜技术PPT课件
蒸發源（VaΒιβλιοθήκη or Source）凌國基老師
1
蒸發率
1913年，Langmuir提出，蒸發率為
5.85 ×10-5 ×a P u M （g.cm7.sec1） T
• Pu：10-3 torr蒸氣壓 • M：a Mol of the substance being evaporated • T：Temperature in °K • a：condensation，大約為1 • 所以蒸發率與蒸氣壓最有關。
圖三
圖四
圖五 24
鉬舟DIY
• 步驟四：把鉬片往下摺出把手，把手的目的是用來夾住兩邊的電極，如 圖六、圖七。
圖六
圖七
• 最後小心的把螺絲鬆開，就完成了一個鉬舟。如果怕蒸鍍的材料再加熱 的過程中會濺出來的話，也可以用一樣的工具作一個蓋子放在鉬舟上面。 蓋子上要打幾個洞讓蒸氣由洞口跑出來。這樣一方面可以防止材料飛濺 也可以控制蒸鍍的速率。
如圖一 。
圖一
※ 方形金屬塊的大小因鉬舟的大小不同而有所不同。
• 再來我們要把鉬片剪成適當大小的矩形，如圖二 。 長=兩邊把手長+兩倍舟的深度+舟底的長度 寬=舟的寬度+兩倍舟的深度
圖二 23
鉬舟DIY
• 步驟一：把一塊金屬塊放在鉬片的中間把兩邊向上摺，用另兩塊夾住並 且用螺絲鎖緊，如圖三。
• 步驟二：把鉬片的兩邊向上摺，並且貼緊兩邊的金屬塊如圖四。 • 步驟三：把鉬片的兩邊向內摺，如圖五。
會受到影響的。因此通常鍍金屬都是要快速進行，以免受氧化作
用。
10
• 最麻煩的狀況就是氧化物在高溫的時候不會分解，如氧化 鉻。
• 舉例說明：金屬通常都是由表面發揮，除非加熱速度很快， 被鍍物溫度分佈不均、或是金屬表面有一層不透、不揮發 的氧化膜時，此時金屬會在氧化膜內部形成泡泡而濺出質 點，當我們拿出基板上面會出現在如水滴乾掉的水漬痕跡 (原本應該是鍍出一個完整的平面)。
真空镀膜技术
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。
真空镀技术-NCVMPPT课件
生产效率低
由于需要抽真空和加热等前期 准备和后处理工作，导致生产
效率相对较低。
对环境要求高
真空镀技术需要在高度洁净的 环境中进行，对环境要求较高
。
操作难度大
真空镀技术需要专业人员进行 操作和维护，操作难度较大。
真空镀技术的改进方向
提高效率
通过改进工艺和设备， 提高生产效率和降低成
本。
扩大应用范围
研究新的镀膜材料和工 艺，以扩大真空镀技术
真空镀技术的发展趋势与未来展望
01
02
03
智能化与自动化
随着科技的发展，真空镀 技术将趋向于智能化和自 动化，提高生产效率和产 品质量。
新材料与新工艺
未来真空镀技术将不断探 索和应用新材料、新工艺， 以满足更广泛的应用需求。
绿色环保
随着环保意识的提高，真 空镀技术将更加注重绿色 环保，减少对环境的负面 影响。
加热的方式有多种，如电阻加热、高频感应加热等，根据不同的材料和需求选择合 适的加热方式。
需要控制加热温度和时间，以获得最佳的镀膜效果。
镀膜
在镀膜阶段，蒸气分子在待镀 表面凝结并形成固态薄膜。
控制镀膜的厚度和均匀性是关 键，可以通过调节蒸气流速、 温度和时间等参数来实现。
镀膜过程中需要注意防止杂质 和污染物的引入，以保证镀膜 的质量和性能。
镀后处理
镀后处理包括冷却、退火、清洗等环节，以优化镀膜的机械性能和稳定性。
冷却过程需缓慢进行，以减少热应力对镀膜的影响。退火处理则可以提高镀膜的 晶格结构和致密度。清洗环节则主要是去除残留物和污染物，提高镀膜表面的清 洁度。
04
真空镀技术的设备与装 置
真空泵
01
02
03
培训系列之真空镀膜技术基础
在真空环境中，凝结在基材表面的镀膜材料分子通过聚集形成连续的薄膜。
薄膜的形成是一个动态过程，受到镀膜材料的性质、基材的温度和表面特性、蒸发速率等因素的影响。
用于制造集成电路、太阳能电池等，具有半导体特性。
半导体薄膜
用于散热、隔热等，具有良好的导热性能。
导热膜
用于生物医疗领域，如人工关节、生物传感器等。
生物薄膜
彩色膜
通过镀制不同颜色的薄膜，实现装饰和美化的效果。
THANKS
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真空镀膜技术的起源可以追溯到20世纪初，当时主要是为了解决光学仪器的表面处理问题。
随着科技的不断进步，真空镀膜技术逐渐发展成为一种广泛应用的表面处理技术，涉及的领域也日益扩大。
目前，真空镀膜技术已经成为了新材料、新能源、电子信息等领域的核心技术之一。
光学领域
装饰领域
半导体制造领域
新能源领域
01
02
与先进制造技术的结合
02
真空镀膜技术在先进制造领域如航空航天、汽车、电子等领域的应用越来越广泛，与其他制造技术的结合可以进一步提高产品的性能和可靠性。
与新材料技术的结合
03
新材料技术的发展为真空镀膜提供了更多的选择和应用空间，如新型陶瓷、高分子材料等。
05
CHAPTER
真空镀膜技术的应用实例
通过在光学元件表面镀制一层特定厚度的薄膜，减少光的反射，提高透射率。
减反射膜
增透膜
滤光片
增加光学元件的透光率，减少反射损失。
通过镀制不同材料和厚度的多层薄膜，实现特定波段的透射和反射。
03
02
2023年真空镀膜设备行业市场前景分析
2023年真空镀膜设备行业市场前景分析随着科技和工业的不断发展，真空镀膜设备行业已经成为一个越来越受欢迎和利润丰厚的行业。
在过去几年中，这个行业受到了世界各地的关注，市场需求不断增加。
在这篇文章中，我们将深入探讨真空镀膜设备行业的市场前景，并分析其可持续发展的潜力。
1. 市场规模随着人们对产品的外观和功能的要求越来越高，真空镀膜设备在塑料、金属、玻璃、陶瓷和其他材料表面的涂覆应用日益增加。
根据市场研究报告，全球真空镀膜设备市场预计将在未来几年内达到约70亿美元的规模。
随着技术的不断发展，及其在数码印刷、汽车、光学及工具制造等领域的广泛应用，预计市场规模将继续增长。
2. 应用领域真空镀膜设备目前在各种领域受到广泛应用，如光学、电子、航空航天、医疗、建筑等。
其中，电子行业是最大的应用领域，占据了市场的相当一部分份额，即使是在其他行业中，它也是一个关键的需求领域，例如商品的物理特性的保护、银行卡、IC芯片等，还有各种手机、笔记本电脑、电视等智能电子产品。
另外，食品、装饰、玩具等也是真空镀膜设备的广泛应用领域，由此可见，市场需求前景广阔。
3. 技术改进真空镀膜设备已经实现了重要技术改进，比如气相镀膜、直流磁控溅射镀膜、热溶液镀膜等。
另外，自动化和数控技术的引入也使其生产技术更加先进和高效。
这些技术的改进，使设备能够提供更高精度、更稳定的涂层和更优质的表面处理，从而满足不断变化的市场需求。
4. 产业竞争中国真空镀膜设备市场也迅速发展，但由于新技术不断涌现和新企业的不断涌现，目前已经形成了较为成熟的竞争格局。
随着市场规模的增长和技术的不断进步，这种竞争将会变得更具激烈，并且可能出现更多新进入者。
5. 发展趋势目前真空镀膜设备市场趋势主要体现在高资本投资、小批量生产定制、高精度专业化生产等。
随着技术的不断提高和市场需求的不断增长，真空镀膜设备的应用领域将不断拓展，推动产品的更新和改进。
因此，在高精度和多功能、智能化等配套服务环节上的竞争将变得越来越重要，以满足市场需求。
真空镀膜技术
（4）铬 Cr Cr膜在可见区具有很好的中性，膜层非常牢固，常用作中性衰
减膜。
2、介质薄膜
对材料的基本要求：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；
（2）折射率
薄膜的折射率主要依赖： 材料种类：材料的折射率是由它的价电子在电场作用下的性质决定。材
料外层价电子很容易极化，其折射率一定很高；对化合物，电子键结合的化 合物要比离子键的折射率高。折射率大致次序递增：卤化物、氧化物、硫化 物和半导体材料。
波长：折射率随波长变化为色散。正常色散为随波长增加而减小。正常色 散位于透明区，反常色散位于吸收区。
电子枪对薄膜性能的影响 1、对膜层的影响： （1）蒸气分子的动能较大，膜层较热蒸发的更致密牢固； （2）二次电子的影响：使膜层结构粗糙，散射增加； 2、对光谱性能的影响
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
u
m
几种常用真空泵的工作压强范围
旋片机械泵 105 102 pa
吸附泵 105 102 pa
扩散泵 100 105 pa
涡轮分子泵 101 108 pa
溅射离子泵 100 1010 pa
低温泵 101 1011 pa
几种常用真空泵的工作原理
1. 旋片机械泵
工作过程是： 吸 气—压缩—排气。
定子浸在油中起润 滑，密封和堵塞缝 隙的作用。
（3）机械牢固度和化学稳定性
真空镀膜技术简述
真空镀膜技术简述摘要：介绍了在真空条件下真空蒸发镀、溅射镀膜和离子镀等镀膜技术的概念和这几种真空镀膜技术的特点、应用及发展的前景。
和传统的电镀法相比，真空镀膜具有低能耗无毒，无废液，污染小，成本低，装饰效果好，金属感强等优点，是一项很有发展前途的新技术。
目前使用最广泛的镀膜方法，主要有热蒸发镀膜法和磁控溅射法。
关键词：真空蒸发镀膜溅射镀膜离子镀膜1 前言材料科学是国家发展的三大支柱之一，薄膜材料更是我国前沿科学和高新技术产品的重要基石。
镀膜技术也叫薄膜技术，是在真空条件下采用物理或化学方法，使物体表面获得所需的膜体。
目前已被广泛应用于耐酸、耐蚀、耐热、表面硬化、装饰、润滑、光电通讯、电子集成、能源等领域。
真空蒸发、溅射镀膜和离子镀等通常称为物理气相沉积法，是基本的薄膜制备技术。
它们都要求淀积薄膜的空间要有一定的真空度。
所以，真空技术是薄膜制作技术的基础，获得并保持所需的真空环境，是镀膜的必要条件。
2 真空蒸发镀膜技术真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底或基片)表面，凝结形成固态薄膜的方法。
蒸发源是蒸发装置的关键部件，根据蒸发源不同，真空蒸发镀膜法又可以分为下列几种。
2.1 电子束蒸发源蒸镀法将蒸发材料放人水冷铜增祸中，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。
电子束蒸发克服了一般电阻加热蒸发的许多缺点，特别适合制作熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。
2.2 电阻蒸发源蒸镀法采用担、铝、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人A12马、Beo等增祸中进行间接加热蒸发，这就是电阻加热蒸发法。
利用电阻加热器加热蒸发的镀膜机构造简单、造价便宜、使用可靠，可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜，尤其适用于对膜层质量要求不太高的大批量的生产中。
真空镀膜技术尹允斌
真空镀膜技术尹允斌发布时间：2021-09-09T09:12:39.795Z 来源：《中国科技人才》2021年第17期作者：尹允斌[导读] 真空镀膜是在真空环境下，金属或金属氧化物变成气态原子或分子，沉积在金属或非金属表面而形成。
和传统的电镀法相比，真空镀膜具有低能耗、无毒、无废液、污染小、成本低、装饰效果好、金属感强等优点，是一项很有发展前途的技术。
目前使用最广泛的镀膜方法，主要有热蒸发镀膜法和磁控溅射法。
新柯隆真空设备贸易（深圳）有限公司（CS）广东深圳 518040摘要：真空镀膜是在真空环境下，金属或金属氧化物变成气态原子或分子，沉积在金属或非金属表面而形成。
和传统的电镀法相比，真空镀膜具有低能耗、无毒、无废液、污染小、成本低、装饰效果好、金属感强等优点，是一项很有发展前途的技术。
目前使用最广泛的镀膜方法，主要有热蒸发镀膜法和磁控溅射法。
本文分别对现有真空镀膜机器的主要原理进行论述。
关键词：真空镀膜技术；镀膜方法；应用一、离子镀膜技术离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或其反应物沉积在基片上。
离子镀把气体的辉光放电、等离子体技术与真空蒸发镀膜技术结合在一起，不仅明显地提高了镀层的各种性能，而且大大地扩充了镀膜技术的应用范围。
1、离子镀膜原理基片为阴极，蒸发源为阳极，建立一个低压气体放电等离子区镀材被气化后，蒸发粒子进入等离子区被电离，形成离子，被电场加速后沉积到基片上成膜沉积和溅射同时进行实现离子镀膜的必要条件：○造成已给气体放电的空间○将镀料原子（金属或非金属原子）引进放电空间，使其部分离化。
2、离子镀膜的优点及缺点优点：①膜层附着性好，溅射清洗，伪扩散形成②膜层密度高（与块体材料相同）；正离子轰击③绕射性能好④可镀材料范围广泛⑤有利于化合物膜层的形成⑥沉积速率高，成膜速率块，可镀较厚的膜层⑦清洗工序简单、对环境无污染缺点：①薄膜中的缺陷密度较高，薄膜与基片的过度区较宽，应用中收到限制（特别是电子器件和IC）②由于高能粒子轰击，基片温度较高，有时不得不对基片进行冷却③薄膜中含有气体量较高3、离子轰击的作用薄膜沉积前对基片的离子轰击。
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表二-1.1 早期的資料
表二-1.1 早期的資料
表二-1.2
表二-1.2
氧化膜（Oxide surface layers）
圖五(d)用於蒸發低導熱材料，及低紅外光吸收材料， 如SiO2。
表四-3.1
• 由表四-3.1可知，SiO2的evaporation temperature約為1700℃，並不高， SiO2為低紅外光吸收材料，幾乎不吸收輻射熱，所以在鍍的時候就會有 感覺覺得溫度加的再高也鍍不上去，所以不論是使用鉬舟或鎢舟都無法
Filament and Foil Source
1.耐熱金屬（Refractory Metals）
1) 高溫耐熔金屬依次為鎢、鉭、鉬、鈳、鉑(白金)等，最常用的 為鎢、鉭、鉬。
2) 鎢可以是再結晶態或非結晶態二種。通常買到的鎢舟會稍微軟軟的，
那是因為它很接近非結晶態（晶粒比較小），延展性較佳；若加熱到1000℃ 後，則鎢會再結晶、變脆。
• 因此就有了這種有蓋子的舟產生圖五(c)，避免將粉末噴到外面來， 它上面打了小洞，讓蒸氣還是可以蒸出來。
鉬舟DIY
• 還有很多奇奇怪怪的材料也都是做成粉末狀的，所以物理系較常用到這 種有蓋子的舟。不過這種舟的價格也不便宜，所以也就自己做來用。
• 那怎麼做呢？ • 首先我們要先準備三塊方形金屬塊中間打一個螺絲可以穿過的洞，
截面積較大的地方電阻較小，加熱較慢 溫度較低，因此鋁球處熱度不是最高的， 熱度最高處在裸絲之處；又因為附著力 的關係，鎢絲上方的鋁液比下方少，所 以上方就不斷的把鋁蒸發出去。而高溫 的鋁會與鎢形成合金，所以在液化的鋁 往上面移動時，也把部份的鎢帶了上去， 就會形成如圖四(c)上方較粗下方較細的 狀況。
現在以鋁為例子，來說明用鎢絲鍍膜的過程。
(a )
(b )
(c )
圖四
在鍍鋁時，使用的是裡的多U型鎢絲，一 開始我們把一小段一小段的鋁絲以馬蹄 形掛在鎢絲上，如圖四(a)。
當加熱溶化後，金屬的內聚力很大，會 自己聚在一起；接著鋁在高溫下會與鎢 形成合金，此時鋁與鎢的吸附力很強， 鋁會在鎢絲上延展開來，形成像圖四(b) 的鋁滴。
真空鍍膜技術
蒸發源（Vapor Source）
凌國基老師
蒸發率
1913年，Langmuir提出，蒸發率為
5.85 ×10-5 ×aPu M（g.cm7.sec1） T
• Pu：10-3 torr蒸氣壓 • M：a Mol of the substance being evaporated • T：Temperature in °K • a：condensation，大約為1 • 所以蒸發率與蒸氣壓最有關。
Filament and Foil Source
4.Low Tension Power Supply
• 通常電熱絲的直徑約為0.5、0.75或1mm，有時甚至約為1.5mm， 此時電阻相當小，因為，R很小，所以I必須很大，如表四-4.1。
電熱氣規格
3) 鉭、鉬比鎢容易加工，但也有加熱後再結晶、變脆的情形。 4) 通常買來的鎢(鉭、鉬)表面會有一層氧化物，氧化物比較容易
蒸發會造成汙染。如鍍的東西較不重要就不加理會，如鍍的純度要求很
高可先在真空中加熱(如前述的方法，如加熱完打開真空腔來看，原本看起來 暗暗的鎢舟，會變的有金屬光澤)，或浸在NaOH溶液中將氧化物洗去，用電 解法侵蝕。
• 像洗的很乾淨的玻璃，上方一定會有一些具自由基的氧(沒 有與SiO鍵結的氧)，假設是鍍鈦上去好了，那就會形成TiO 的鍵結，也就是一層化合物上鍵結了另一層的化合物那整 個結構是非常牢固的。
• 所以在鍍活性材料時，它的接著力好很多。
在鍍鈦的時候...
如果真空腔內有氮、氧，因鈦是很活性的，那它也會跟氮、氧起反應：
圖五、各式鎢舟 （在後面會有詳細的說明）
• 將鉻勾放在螺旋狀鎢絲上加熱蒸發，因為吸附力＞內聚力， 則鉻會附在鎢絲上。
• 此時會有少量金屬在加熱器（鎢絲）上流動，因為 R l
（R 為電阻， ＝電阻率，l ＝長度，A＝截面積）， A
鎢絲變粗，電阻下降，又 W I 2R（W 為功率，I 為電流， R 為電阻），電阻下降，功率下降，所以鎢絲溫度會迅速 下降，蒸發率上升（參蒸發率公式）。鎢絲暫時冷卻，阻 止進一步熔化，如此周而反覆的進行。
• 有人可能覺得粉末狀的沒有什麼差，一樣放上去鍍就好了，可是通常 粉末放在大氣中它會自然的吸附水氣；
• 當我們在加熱時，水氣不會慢慢的釋放，而是像氣泡衝出水面一樣的 衝出來，衝出來的時候，就會把它周圍的粉末像噴槍一樣噴掉。
• 當我們打開真空腔，鍍半天一看基板上沒有鍍到東西，舟上也沒有材 料了，不過舟的底下有一堆粉未。
圖三
圖四
圖五
鉬舟DIY
• 步驟四：把鉬片往下摺出把手，把手的目的是用來夾住兩邊的電極，如 圖六、圖七。
圖六
圖七
• 最後小心的把螺絲鬆開，就完成了一個鉬舟。如果怕蒸鍍的材料再加熱 的過程中會濺出來的話，也可以用一樣的工具作一個蓋子放在鉬舟上面。 蓋子上要打幾個洞讓蒸氣由洞口跑出來。這樣一方面可以防止材料飛濺 也可以控制蒸鍍的速率。
7. 鍍出來的折射率無法確定。 8. Ti0.8Zr0.2 O2為黃金色。 9. TiO2熔點高，通常用Ti2O3或TiO加氧來蒸鍍。 10. 所以有Ti0.5Zr0.5 Ox（Substance 1）較穩定。 11. TiO2＋Pr6O11＋？（Substance 2）較容易鍍但不穩定（用e-bean較穩定）。
如圖一 。
圖一
圖二
※ 方形金屬塊的大小因鉬舟的大小不同而有所不同。
• 再來我們要把鉬片剪成適當大小的矩形，如圖二 。
長=兩邊把手長+兩倍舟的深度+舟底的長度
寬=舟的寬度+兩倍舟的深度
鉬舟DIY
• 步驟一：把一塊金屬塊放在鉬片的中間把兩邊向上摺，用另兩塊夾住並 且用螺絲鎖緊，如圖三。
• 步驟二：把鉬片的兩邊向上摺，並且貼緊兩邊的金屬塊如圖四。 • 步驟三：把鉬片的兩邊向內摺，如圖五。
Filament and Foil Source
3.Metal Foil Heater
圖五(a)為最常用的鎢舟，但加熱膨脹後會變形。 我們把鎢舟鎖上電極，然後開始加熱， 因為接觸不良造成電阻上升的關係， 加熱最快的地方通常都是電極接觸鎢舟的地方， 但是正常我們希望加熱最快的地方是蒸鍍的地方， 而其他地方加熱要慢一點。
Filament and Foil Source
2.絲形加熱器（Filament Heaters）
絲形（Filament）之加熱器主要分為二種： （1）開放螺旋形－用來蒸發條型金屬，較常見致今都還常看到。
圖一、開放螺旋形
（2籃也可以蒸鍍一些高溫下不會與鎢絲起作用之金屬， 如：銀、金…等，其內聚力＞吸附力，會自己結成一球， 卡在籃子上。此時filament之間的間隔，隨著不同之鍍材 必須夠密，不常用較少見到。
• 最麻煩的狀況就是氧化物在高溫的時候不會分解，如氧化 鉻。
• 舉例說明：金屬通常都是由表面發揮，除非加熱速度很快， 被鍍物溫度分佈不均、或是金屬表面有一層不透、不揮發 的氧化膜時，此時金屬會在氧化膜內部形成泡泡而濺出質 點，當我們拿出基板上面會出現在如水滴乾掉的水漬痕跡 (原本應該是鍍出一個完整的平面)。
例如：鍍兩根、鍍三根或是一次鍍很多根，就可以控制整個膜的厚度。
• 另外如果有氧化層，它也可以像之前說的，從兩側流出蒸發上去。 • 而這個方法的成本比較貴，因為他上面的鉻鍍完之後，這一根就沒有用
了，不過這是除了電子槍之外，鍍鉻最好的方式。
• 圖五(h)用於水平蒸鍍。
圖八
• 氮化硼（BN）比較不容易和其他物質起作用， •不像鎢會與鋁、鈦形成合金後，脆化也就不會延展開來，維持 像水銀一樣聚在一起； •更重要的是，它可以做成導體，不過因為它很硬，所以連接時 要以銅線連接（圖八上的黑實線），不可直接壓在電極上。 •另外，也有人用石墨，石墨幾乎一樣，不過它還是會延展開來， 但跟其他金屬比起來慢的多了，所以如果不是要鍍很久很久的 話，還是可以用石墨。
• 可以用filament heater之條件： 1) 要能附著在filament上。 2) evaporation temperature 要低於filament之熔點。 3) 與filament所產生之合金，其熔點要高於evaporation
temperature。
表四-2.1 各種金屬之蒸鍍條件
鍍製SiO2 。
• 又由表四-3.1可知，SiO除了evaporation temperature約為2300℃之外，它 是很好鍍的，所以鍍SiO時，我們常常是用鉬舟放SiO，蓋上只打了一 個小洞的蓋子再去鍍，這時候的鍍膜速率就會很慢。接著，保持真空腔
在1×10 -4 torr，也就是裡面有很多的氧氣，那我們鍍的時候就是SiO上去 氧就補上去，然後再用某一種方法來做蒸鍍速率的控制（例：數位式的
• 真空腔常常會有很多水氣，因此許多金屬在蒸發時表面會 有一層氧化膜，這些氧化膜是不會蒸發的，則金屬被包在 氧化層中間，不容易蒸發。
• 有些活性較強的金屬會在蒸發源上流動或潤濕，如此則表 面之氧化膜破裂，而得以蒸發。
• 鍍膜時需要一個蒸發源，蒸發源如圖五(a)稱為鎢舟，鎢舟 兩邊加上電壓產生電流，產生電流後即產生熱量，持續加 熱到剛才所說的溫度就會蒸發上去，圖五上還有各種形狀 的鎢舟或鉬舟。
左圖三中， （a）可當成點蒸發源， 熔化的金屬在「fused evaporate」的位置上， 溫度最高，此處金屬較會 蒸發； （b）必須是能與filament 相濕的材料才行； （c）的多股線可使表面 積增加，容易鍍，減少形 成合金的機會，加熱器之 體積要比蒸發物大，才不 會完全被溶解；另外，可 以先將多股線表面碳化， 以防止合金現象，不過炭 化後材質較脆： （d）是將鎢絲及被鍍金 屬線繞在rod上。