热蒸发法制备金属薄膜材料
金属薄膜材料
金属薄膜材料金属薄膜材料是一种具有特殊性能和广泛应用价值的材料。
它由一层或多层金属原子或分子组成,具有良好的导电性、导热性和机械性能,同时还具有较高的透明度和光学性能。
金属薄膜材料广泛应用于电子器件、光学器件、太阳能电池等领域。
金属薄膜材料的制备方法多种多样,常见的有物理气相沉积、化学气相沉积、溅射、电镀等。
其中,物理气相沉积是一种常用的制备方法,可以通过热蒸发、电子束蒸发等方式将金属原子或分子沉积在基底上形成薄膜。
化学气相沉积则是利用化学反应在气相中生成金属原子或分子,并将其沉积在基底上。
溅射和电镀则是通过在金属靶材上施加电场或电流,使金属原子或离子从靶材上脱落并沉积在基底上。
金属薄膜材料的导电性是其最重要的特性之一。
金属薄膜的导电性能受到多种因素的影响,如金属的种类、薄膜的厚度、结晶度等。
金属薄膜的导电性能主要取决于其电子迁移率和电阻率。
电子迁移率越大,电子在金属薄膜中的运动速度越快,导电性能越好;电阻率越小,电流通过金属薄膜时的能量损耗越小,导电性能也越好。
因此,在制备金属薄膜时,需要选择适合的金属材料和制备工艺,以获得良好的导电性能。
除了导电性,金属薄膜材料还具有良好的导热性能。
金属薄膜的导热性能主要取决于其热导率和热阻。
热导率越大,金属薄膜对热的传导能力越强,导热性能越好;热阻越小,金属薄膜对热的阻碍越小,导热性能也越好。
金属薄膜的导热性能对于一些需要快速传热的应用非常重要,如散热片、导热膏等。
金属薄膜材料还具有优异的机械性能。
金属薄膜的机械性能主要包括强度、硬度和韧性等。
金属薄膜的强度和硬度与其晶粒大小、晶粒形状和晶体结构等因素密切相关。
一般来说,晶粒越小,金属薄膜的强度和硬度越高;晶粒形状的规则性和晶体结构的稳定性也会影响金属薄膜的机械性能。
而金属薄膜的韧性则与其内部缺陷和应力分布等因素有关。
金属薄膜的优异机械性能使其在微电子器件、传感器、薄膜电池等领域有着广泛的应用。
金属薄膜材料还具有较高的透明度和光学性能。
热蒸发镀膜实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握热蒸发镀膜的基本原理和操作步骤。
2. 掌握真空系统的操作方法,学习真空度对镀膜质量的影响。
3. 通过实验,观察不同材料在真空环境下的蒸发特性,分析镀膜质量与蒸发条件的关系。
二、实验原理热蒸发镀膜是一种物理气相沉积技术,利用材料在高温下蒸发,并在冷却的基板上形成薄膜的过程。
实验中,将待镀材料放置在真空室内,通过加热使材料蒸发,蒸发物质在基板上沉积形成薄膜。
三、实验器材1. 真空镀膜机2. 真空泵3. 真空计4. 待镀材料(金属或合金)5. 基板6. 温度控制器7. 加热器8. 真空阀门9. 数据采集系统四、实验步骤1. 准备实验器材,确保真空镀膜机、真空泵、温度控制器等设备正常工作。
2. 将待镀材料放置在真空室内,用真空泵将真空室抽至所需真空度(一般低于10^-3Pa)。
3. 打开加热器,逐渐升温至所需温度,使待镀材料蒸发。
4. 在基板上放置所需数量的基板,调整基板与待镀材料的距离,控制蒸发速率。
5. 通过数据采集系统实时监测真空度、温度、蒸发速率等参数,记录实验数据。
6. 实验结束后,关闭加热器,等待真空室内温度降至室温,然后关闭真空泵,取出基板。
五、实验结果与分析1. 实验过程中,真空度对镀膜质量有显著影响。
当真空度低于10^-3Pa时,镀膜质量较好,表面光滑,膜层均匀;真空度越高,镀膜质量越好。
2. 温度对蒸发速率和镀膜质量有重要影响。
在一定温度范围内,随着温度升高,蒸发速率加快,膜层厚度增加;但温度过高会导致膜层表面出现缺陷,影响镀膜质量。
3. 基板与待镀材料的距离对镀膜质量也有影响。
距离过近,蒸发物质难以在基板上均匀沉积;距离过远,蒸发物质在基板上的沉积速度变慢,膜层厚度不均匀。
六、实验总结本次实验成功掌握了热蒸发镀膜的基本原理和操作步骤,了解了真空度、温度、基板与待镀材料距离等因素对镀膜质量的影响。
实验结果表明,在合适的实验条件下,可以制备出高质量的镀膜。
七、实验建议1. 在实验过程中,应严格控制真空度、温度等参数,以确保镀膜质量。
热蒸发法制备金属薄膜材料
热蒸发法制备金属薄膜材料热蒸发法是一种常用的制备金属薄膜材料的方法。
它通过将金属样品加热到蒸发温度,使金属蒸汽在真空环境中沉积到基底上形成薄膜。
下面将详细介绍热蒸发法的原理及制备过程。
热蒸发法的原理是利用金属样品加热到蒸发温度后,金属原子通过蒸发形成金属蒸汽,经过扩散后沉积在基底上形成薄膜。
金属样品的加热可以通过电阻加热、电子束加热、感应加热等方法实现。
在真空环境中进行热蒸发的原因是为了消除气体对金属蒸汽的干扰和沉积过程中的氧化反应。
1.基底的准备:选择合适的基底材料,对基底进行清洁处理,以确保金属蒸汽在其上均匀沉积。
常用的基底包括硅片、玻璃片、陶瓷片等。
2.腔体的准备:将基底放置在真空腔体中,确保腔体内的真空度达到要求。
通常需要使用真空泵将腔体抽成高真空状态,以减少气体对金属蒸汽的干扰。
3.金属样品的加热:将金属样品(一般为块状或线状)放置在加热源附近,并施加适当的加热功率。
金属样品加热到蒸发温度后,金属原子开始蒸发并形成金属蒸汽。
4.蒸发源和阴极:在热蒸发过程中,需要使用金属蒸发源和阴极。
金属蒸发源位于加热源上方,当金属蒸发时,源材料会逐渐减少。
阴极是用来吸收电子,防止金属样品表面形成电热火花。
5.蒸发控制:通过控制蒸发源的加热功率和温度,可以控制蒸发速率和薄膜的厚度。
蒸发速率越大,厚度越大。
6.沉积薄膜:蒸发的金属蒸汽会通过扩散作用在基底表面沉积成薄膜。
薄膜的性质可以通过调整沉积温度、压力、蒸发速率等参数进行控制。
7.靶材的替换和薄膜的再生:当金属蒸发源材料消耗殆尽后,需要替换成新的靶材。
同时,薄膜的再生也是常用的操作步骤,可以通过使用适当的方法将已有薄膜清除,再重新进行金属蒸发沉积。
需要注意的是,热蒸发法制备金属薄膜要求基底表面清洁,并且薄膜的厚度和均匀性与蒸发参数密切相关。
因此,在实际操作中,需要对相关参数进行优化,并进行多次试验来获得满足要求的金属薄膜。
总之,热蒸发法是一种常用的制备金属薄膜材料的方法,通过加热金属样品至蒸发温度,使金属蒸汽在真空环境中沉积到基底上形成薄膜。
薄膜材料的制备及其应用
薄膜材料的制备及其应用一、薄膜材料的基本概念和制备方法薄膜是指宽度很小,但厚度相对较薄的材料。
薄膜材料由于具有在空间限制下的卓越性质,被广泛应用于化学、生物、光电等领域。
常见的薄膜材料有聚合物、金属、陶瓷、玻璃等。
1.基于聚合物的薄膜制备方法聚合物薄膜制备方法包括溶液浇铸、界面聚合、自组装、化学气相沉积等多种技术。
其中,溶液浇铸法是最为普遍的一种方法,即将聚合物分散于溶剂中,通过蒸发-干燥过程制备膜材料。
2.基于金属的薄膜制备方法金属薄膜制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、物理溅射和热蒸发等技术。
其中,物理气相沉积法是最常用的一种方法,依靠金属的高温蒸发和沉积,形成薄膜材料。
3.基于陶瓷的薄膜制备方法陶瓷薄膜材料的制备采用包括溶胶-凝胶法、物理气相沉积、离子束沉积和磁控溅射等多种技术。
其中,溶胶-凝胶法是一种低温制备技术,制备出的膜材料具有良好的化学稳定性和高纯度。
二、薄膜材料的应用1.生物医学领域在生物医学领域,薄膜被广泛应用于药物递送、人工器官、组织工程等方面。
聚合物薄膜材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,广泛用于药物递送系统和组织工程中。
金属薄膜由于其良好的导电性能,可用于人体电刺激和成像等领域。
2.能源领域薄膜在太阳能电池、燃料电池、半导体器件等领域也有着重要的应用。
例如,聚合物薄膜用于太阳能电池、金属薄膜用于燃料电池、氧化物薄膜用于半导体领域。
3.环境领域薄膜在环境领域的应用主要包括水处理、气体净化、油污处理等方面。
例如,纳米复合薄膜用于水处理,可有效过滤掉微小颗粒和化学污染物;纳米多孔结构薄膜用于气体净化,可去除有害氧化物和有机物质;陶瓷薄膜用于油污处理,可高效分离和去除油污。
三、薄膜材料的发展趋势1.可持续、环保的材料未来薄膜材料的制备趋势是转向可持续、环保的材料。
例如,生物可降解聚合物薄膜可以在使用后被自然分解,减少环境影响。
2.多功能化材料未来的薄膜材料也将具备多种功能,例如,与生物组织相容、导电、光学响应等。
氧化镍薄膜及其制备方法
氧化镍薄膜及其制备方法氧化镍薄膜的制备方法主要有物理气相沉积法、化学气相沉积法、溶液法等多种方法。
物理气相沉积法主要包括热蒸发法、激光沉积法、磁控溅射法等。
化学气相沉积法一般采用金属有机化合物作为前驱体,通过裂解分解金属有机化合物来制备氧化镍薄膜。
溶液法主要有电沉积法、溶胶-凝胶法、水热法等。
在物理气相沉积法中,热蒸发法是一种常用的制备氧化镍薄膜的方法。
原料一般为镍粉末、镍片等,通过高温加热使原料蒸发,然后在基底表面沉积形成薄膜。
激光沉积法是利用激光束使原料表面熔化并蒸发,在蒸汽状态下沉积到基底上形成薄膜。
磁控溅射法是将镍靶置于惰性气体环境中,通过高能粒子轰击靶表面,使镍原子被击出并沉积到基底上。
这些物理气相沉积法制备的氧化镍薄膜具有良好的致密性和均匀性,但工艺复杂,设备要求高。
化学气相沉积法中,常用的方法有化学气相沉积法(CVD)、氛围等离子体提供源(APEVD)等。
化学气相沉积法是利用金属有机化合物(如二乙酰亚胺镍)在高温下分解产生氧化镍,然后在基底上沉积形成薄膜。
这种方法制备的氧化镍薄膜易于实现大面积均匀生长,可控制形貌和厚度,但有机物残留、高温要求和沉积速度慢是其缺点。
溶液法中,电沉积法是一种制备氧化镍薄膜的常用方法。
通过电解溶液中的金属镍阳极氧化,生成氧化镍薄膜。
该方法制备的氧化镍薄膜具有良好的致密性和均匀性,厚度易于控制,但生长速度较慢。
溶胶-凝胶法是将金属前驱体溶解在适当的溶剂中,通过水解、缩聚等过程形成胶体溶液,然后通过热处理使溶胶胶凝生成固体凝胶,最后通过热处理得到氧化镍薄膜。
水热法是将金属镍盐溶解在水中,加入适量的碱性溶液,加热反应,通过水热条件下的化学反应生成氧化镍薄膜。
这些溶液法制备的氧化镍薄膜简单、低成本,但往往需要加热处理,生长速率较慢。
氧化镍薄膜具有优异的性能,具有高温稳定性、良好的化学稳定性和电化学性能。
它在太阳能电池中作为p型窗口层使用,可以提高光电转换效率。
在电化学电池中作为电极材料,可以提高电化学反应速率和电容性能。
真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法
真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法在物理实验中,真空技术被广泛应用于各个领域,其在材料科学研究中的蒸发与沉积方法尤为重要。
蒸发与沉积是指将固体材料升华或气相物质沉积到基底上的过程。
本文将针对真空技术的蒸发与沉积方法展开论述。
一、蒸发技术1. 热源蒸发法热源蒸发法是最常见的蒸发技术之一。
通过加热材料到其蒸发温度,使其直接升华,形成蒸气沉积在基底上。
这种方法可以用于制备纯净的金属、氧化物和半导体材料。
但是,热源蒸发法的主要缺点是易导致样品结构的变化,同时,材料的浓度难以控制。
2. 电子束蒸发法电子束蒸发法利用电子束轰击材料进行蒸发。
电子束蒸发法具有较高的功率密度,可以实现较大范围的蒸发。
此外,这种方法可以通过控制电子束的扫描速度和轰击功率来实现对材料的精确控制,从而使蒸发过程更加稳定。
3. 溅射蒸发法溅射蒸发法是一种基于物理性质的蒸发方法。
在真空室中,通过在目标材料上施加电压,产生高速离子束与目标相撞击,使材料升华并沉积在基底上。
这种方法适用于制备薄膜材料,并且可以实现对薄膜沉积速率和形貌的精确控制。
二、沉积技术1. 化学气相沉积法化学气相沉积法利用气体在真空环境中进行化学反应的原理,将材料从气相沉积到基底上。
这种方法特别适用于制备高纯度、均匀的薄膜材料。
在化学气相沉积法中,还有化学气相沉积(CVD)和分子束外延(MBE)等不同的方法。
2. 电子束蒸发沉积法电子束蒸发沉积法是利用电子束轰击材料产生的高能量电子使其升华,并通过自由传播到基底上进行沉积的方法。
这种方法具有较高的温度控制精度和较小的基底污染,适用于制备单晶材料。
3. 磁控溅射沉积法磁控溅射沉积法是一种在真空环境中通过磁场控制离子和中性粒子的轨迹来实现材料沉积的方法。
这种方法具有高沉积速率、良好的附着力和均匀性等优点。
它在制备金属薄膜和合金薄膜方面有着广泛的应用。
总结起来,真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法主要包括热源蒸发法、电子束蒸发法、溅射蒸发法、化学气相沉积法、电子束蒸发沉积法和磁控溅射沉积法等。
碲镉汞薄膜
碲镉汞薄膜碲镉汞(CdTe)薄膜是一种半导体材料,具有广泛的应用领域,尤其在太阳能电池领域表现出了巨大的潜力。
本文将介绍碲镉汞薄膜的制备方法、性质以及在太阳能电池中的应用。
一、碲镉汞薄膜的制备方法碲镉汞薄膜可以通过多种方法进行制备,其中最常用的方法是物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。
1. 物理气相沉积(PVD):物理气相沉积是一种将源材料直接转化为薄膜的方法。
在碲镉汞薄膜的制备中,常用的物理气相沉积方法包括热蒸发法和分子束外延(MBE)法。
热蒸发法是将碲镉汞源材料加热到高温,使其蒸发并在衬底表面沉积形成薄膜。
分子束外延法则是通过使用高能束流在衬底表面上逐层生长碲镉汞薄膜。
2. 化学气相沉积(CVD):化学气相沉积是一种利用化学反应在衬底表面上形成薄膜的方法。
碲镉汞薄膜的化学气相沉积通常采用气相前驱体,如碲气(TeH4)、镉气(CdH2)和汞气(Hg)等。
这些气相前驱体在高温下分解并反应,生成碲镉汞薄膜。
二、碲镉汞薄膜的性质碲镉汞薄膜具有许多优异的性质,使其成为太阳能电池等应用领域的理想材料之一。
1. 光吸收性能:碲镉汞薄膜在可见光和近红外光谱范围内具有较高的吸收系数,能够有效地吸收太阳光,并将其转化为电能。
2. 直接能隙:碲镉汞薄膜具有适中的直接能隙,约为1.5电子伏特(eV),使其能够吸收大部分太阳光谱范围内的能量。
3. 载流子迁移率:碲镉汞薄膜中的电子和空穴具有较高的迁移率,有利于电荷的输运和收集,提高太阳能电池的效率。
4. 稳定性:碲镉汞薄膜在长时间的照射和高温环境下表现出良好的稳定性,能够保持其光电性能的稳定。
三、碲镉汞薄膜在太阳能电池中的应用碲镉汞薄膜由于其优异的光电性能,已成为太阳能电池领域的重要材料之一。
1. 薄膜太阳能电池:碲镉汞薄膜可以用作薄膜太阳能电池的吸收层材料。
在碲镉汞薄膜太阳能电池中,碲镉汞薄膜作为光电转换层,吸收太阳光并将其转化为电能。
碲镉汞薄膜太阳能电池具有较高的效率和较低的制造成本,因此在商业应用中得到广泛采用。
氧化锌薄膜的合成与表征
氧化锌薄膜的合成与表征氧化锌薄膜是一种具有重要应用价值的材料,在光电子、传感器等领域具有广泛的应用。
如何高效地制备氧化锌薄膜并准确地表征其结构和性质,一直是当前研究重点之一。
本文将介绍氧化锌薄膜的制备方法和表征技术,以期更好地理解并应用该材料。
一、氧化锌薄膜的合成方法1. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过高温下蒸发金属来制备薄膜的方法。
通常,锌金属片被置于真空漏斗内加热,在漏斗的上部有一块玻璃基板直接对接。
锌金属加热后开始蒸发,氧性的基板表面吸收这些蒸发物后,化学反应形成氧化锌薄膜。
这种方法制备所得氧化锌薄膜的厚度通常为几十纳米,对于一些特定应用而言,薄膜的厚度并不能完全满足需求;同时,真空蒸发法的操作条件相对苛刻,同时背景气压的影响也需要特别注意。
2. 溅射法溅射法是在真空环境中利用阴极等离子体产生的离子将靶材上的原子或原子团射向基板表面,最终形成薄膜的制备方法。
通常,气体靶在真空腔中被激光离子激发产生等离子体,产生的等离子体会扫面过整个靶材表面,将原子射到基板表面形成薄膜。
相对于真空蒸发法而言,溅射法所制备氧化锌薄膜的厚度范围更加广泛,可从几纳米到数百纳米,制备比较方便,同时膜的质量也相对较高。
3. 气相沉积法气相沉积法是利用高温气相反应使气体中的原子通过活性自由基中间体沉积到基板表面,最终形成薄膜的方法。
常见的有热CVD法、PECVD法、晶粒增大法等。
其中,热CVD法通常是在真空中通过高温热解锌源和氧源来制备氧化锌薄膜的方法,制备过程中需要精确控制反应条件,如锌源和氧源的速率、反应时间和反应温度等。
而PECVD法则是利用激发的等离子体化学反应制备氧化锌薄膜,制备过程相对比较复杂,但制备的氧化锌薄膜结构密度高、耐久性好。
四、氧化锌薄膜的表征技术1. X射线衍射(XRD)XRD是一种常见的固体材料结构分析技术,它通过对材料的衍射效应进行定量分析,来确定一个样品的晶体结构、晶格参数、非晶态和有序材料的结构等。
氧化铝薄膜的制备工艺与性能研究
氧化铝薄膜的制备工艺与性能研究一、引言氧化铝(Al2O3)薄膜是一种具有广泛应用领域的功能材料,其可应用于电子、光学、机械、化学等领域。
在半导体材料、太阳能电池、光学器件、电池领域中,氧化铝薄膜有着重要的应用。
因此,深入研究其制备工艺与性能是有必要的。
二、氧化铝薄膜的制备工艺1.化学气相沉积法化学气相沉积法是通过气相反应合成氧化铝薄膜的一种制备方法。
在室温下,将气态的铝酰乙酸(Al(OC2H5)3)和氧气混合送入反应室中,经过热分解反应,在衬底表面沉积出氧化铝薄膜。
该方法具有制备工艺简单、薄膜性质稳定的优点,但需要高温作用,使反应过程中的与杂质和缺陷较多,制备速度相对较慢。
2.热蒸发法热蒸发法是一种简单易行的氧化铝薄膜制备方法,该方法利用高温真空情况下,将铝金属块或铝箔加热,使铝蒸发并沉积到在复合薄膜上,在氧气氛中使铝和氧反应生成氧化铝薄膜。
该方法具有制备较快,易操作、低成本的优点,但因为气压控制较为困难,在不同的设备条件下得到的氧化铝薄膜质量、薄膜厚度、晶体结构等差异较大。
3.溅射法溅射法是通过高速离子轰击靶材,将靶材表面的原子释放到气氛中,在衬底表面沉积出氧化铝薄膜的一种方法。
该方法具有能通过控制离子轰击能量来调节薄膜厚度、结晶度和成分等性质优点,能够制备出质量稳定、薄膜厚度均匀的氧化铝薄膜。
三、氧化铝薄膜的性能研究1.氧化铝薄膜的光学性质氧化铝薄膜具有高的光透过率和高的折射率,使其在光电子器件制备那块具有重要的应用。
在可见光范围内,当氧化铝薄膜厚度为100-200nm之间时,透过率可以超过85%,随着薄膜厚度的增加,透过率呈下降趋势。
同时,氧化铝薄膜具有高的折射率(1.6-1.7),这使得氧化铝薄膜用于光波导缆、过滤器和反光镜等领域具有潜在的用途。
2.氧化铝薄膜的电学性质氧化铝薄膜具有优良的电绝缘性能,其在半导体材料工业和电子器件生产中具有广泛的应用。
氧化铝薄膜的介电常数与其厚度和成分密切相关,因此需要可以通过选择合适的制备方法来调控氧化铝薄膜的电学性能。
薄膜电容制造工艺蒸镀技术
薄膜电容制造工艺蒸镀技术薄膜电容是一种常见的电子元件,广泛应用于电子产品中。
薄膜电容的制造工艺中,蒸镀技术是一种重要的工艺方法。
本文将从蒸镀技术的原理、工艺过程和应用等方面进行介绍。
我们来了解一下薄膜电容的基本原理。
薄膜电容是通过在基底上沉积一层薄膜材料来制造的。
薄膜材料的选择通常是根据电容器要求的性能和工作环境来确定的。
薄膜电容的工作原理是通过在两层金属薄膜之间形成电场来储存电荷。
蒸镀技术是一种通过热蒸发的方式将材料沉积在基底上的方法。
在薄膜电容的制造中,通常使用的蒸镀材料有金属铝、铜等以及氧化物如氧化铝、氮化硅等。
蒸镀技术的基本原理是将蒸发材料加热至其熔点以上,使其蒸发成气体,然后将气体沉积在待加工的基底上。
薄膜电容的蒸镀工艺一般包括以下几个步骤。
首先是基底的准备,通常使用的基底材料有玻璃、硅等。
基底的表面需要进行清洗和处理,以确保蒸镀材料能够良好地附着在基底上。
接下来是蒸发源的准备,将蒸发材料加热至其熔点以上,形成蒸发源。
然后是真空系统的准备,将蒸发源和基底放置在真空室中,通过抽气将真空度提高至一定的要求。
在真空状态下,打开蒸发源,使蒸发材料蒸发成气体,然后沉积在基底上。
最后是薄膜的后处理,包括退火、切割等步骤,以提高薄膜的性能和稳定性。
蒸镀技术在薄膜电容的制造中具有一些优点。
首先,蒸镀技术可以制备出较为均匀的薄膜,具有较高的质量和稳定性。
其次,蒸镀技术可以制备出不同材料的薄膜电容,满足不同应用领域的需求。
此外,蒸镀技术还可以制备出多层薄膜电容,提高电容器的储电能力。
薄膜电容的蒸镀技术在电子行业中有着广泛的应用。
薄膜电容广泛应用于各种电子产品中,如手机、平板电脑、电视等。
蒸镀技术可以制备出小尺寸、高性能的薄膜电容,满足电子产品对体积和性能的要求。
此外,薄膜电容的制造工艺相对简单,成本较低,适用于大规模生产。
总结起来,蒸镀技术是一种重要的薄膜电容制造工艺。
通过蒸镀技术可以制备出高质量、高性能的薄膜电容,满足电子产品对电容器的要求。
热蒸发银膜的堆积密度
热蒸发银膜的堆积密度热蒸发银膜的堆积密度一、引言在研究材料科学领域,热蒸发技术是一种常见的制备金属薄膜的方法之一。
银膜作为一种重要的功能材料,广泛应用于电子、光学和生物医学等领域。
而银膜的堆积密度则是其性能的重要参数之一。
本文将探讨热蒸发银膜的堆积密度及其影响因素。
二、热蒸发银膜的制备技术热蒸发技术是一种通过加热固体材料使其升华并在基底上沉积的方法。
在制备银膜时,将银材料加热至其升华温度,使其由固体直接转变为蒸汽,然后蒸发至基底表面并冷却凝固形成薄膜。
这种制备方法具有较高的制备速度和较好的薄膜厚度控制能力。
三、堆积密度的定义及意义堆积密度指的是单位体积内银原子或分子的数量。
对于银膜来说,堆积密度决定了其中原子或分子之间的间距以及相互作用。
堆积密度高的银膜具有较大的颗粒尺寸和较好的晶体结构,从而具备更优异的电学和光学性能。
四、影响热蒸发银膜堆积密度的因素1. 沉积速率热蒸发银膜的沉积速率与堆积密度之间存在一定的关系。
一般来说,沉积速率越大,银膜的堆积密度越低。
这是因为高沉积速率会使银蒸汽在沉积过程中未完全冷却而形成热膜,导致原子或分子之间的排列较松散。
2. 沉积温度沉积温度也会对银膜的堆积密度产生影响。
通常情况下,较高的沉积温度有助于提高银膜的堆积密度,因为较高的温度可以使银离子或原子能够更容易地扩散并在基底上形成更紧密的结构。
3. 基底材料基底材料对银膜堆积密度也有一定的影响。
不同的基底材料具有不同的晶格结构和表面能,这会影响到银膜的生长方式和堆积密度。
选择适合的基底材料可以有选择地调节银膜的堆积密度。
4. 纯度和纯净度材料的纯度和纯净度是影响银膜堆积密度的关键因素之一。
较高的纯度能够降低杂质对膜层的影响,有利于薄膜的均匀形貌和更高的堆积密度。
五、结论热蒸发银膜的堆积密度是其性能的重要参数之一,决定着材料的电学和光学性质。
沉积速率、沉积温度、基底材料以及材料纯度与纯净度是影响银膜堆积密度的关键因素。
pvd是什么材料
pvd是什么材料PVD是什么材料。
PVD是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)的缩写,是一种常用的薄膜制备技术。
PVD薄膜技术是通过将材料加热至高温,使其蒸发或溅射,然后沉积到基底表面上,形成薄膜的一种方法。
PVD技术可以制备出具有优良性能的薄膜材料,广泛应用于各种领域,如电子、光学、机械等。
PVD薄膜技术主要包括蒸发法和溅射法两种。
蒸发法是将原料加热至蒸发温度,使其蒸发后沉积在基底表面,形成薄膜。
而溅射法则是通过向靶材轰击离子,使其溅射到基底表面上,形成薄膜。
这两种方法都能够制备出高质量的薄膜材料。
PVD薄膜技术具有许多优点。
首先,PVD薄膜具有优良的附着力和致密性,能够有效提高材料的硬度和耐磨性。
其次,PVD薄膜具有优异的化学稳定性和耐腐蚀性,能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
此外,PVD薄膜还具有优秀的光学性能和导热性能,适用于各种光学和电子器件的制备。
PVD薄膜技术在电子领域有着广泛的应用。
例如,PVD薄膜可用于制备导电膜、光学膜、防反射膜等。
在半导体工业中,PVD薄膜技术也被广泛应用于制备金属导线、隔离层、封装材料等。
此外,PVD薄膜还可以用于制备太阳能电池、光学镀膜、显示器件等。
除了电子领域,PVD薄膜技术还在机械领域有着重要的应用。
例如,PVD薄膜可用于制备刀具涂层、汽车零部件涂层、航空发动机涂层等。
这些涂层能够提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和导热性,延长材料的使用寿命,提高设备的性能。
总的来说,PVD薄膜技术是一种重要的表面工程技术,能够制备出具有优良性能的薄膜材料,广泛应用于电子、光学、机械等领域。
随着科学技术的不断发展,PVD薄膜技术将会有更广阔的应用前景,为各行各业的发展提供更多可能性。
氧化镍薄膜及其制备方法,功能材料,薄膜结构的制作方法及电致发光器件
氧化镍薄膜是一种具有特殊功能的材料,广泛应用于能源、电子器件、催化剂等领域。
下面将介绍氧化镍薄膜的制备方法以及功能材料中的应用。
1. 氧化镍薄膜的制备方法:-物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD):通过热蒸发或溅射等方法,在基底上沉积氧化镍薄膜。
-化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD):通过在反应室中加热具有氧化镍前体的化合物,使其分解并在基底上形成氧化镍薄膜。
-溶液法:通过将氧化镍前体溶解于适当的溶剂中,然后在基底上进行旋涂、喷涂等方法进行沉积。
-磁控溅射(Magnetron Sputtering):利用高能粒子轰击靶材,在基底上形成氧化镍薄膜。
2. 功能材料中的氧化镍薄膜应用:-电子器件:氧化镍薄膜可以用作场发射显示器中的阳极材料,具有优异的电子导电性能和稳定性。
-电化学储能:氧化镍薄膜可用于超级电容器和锂离子电池的正极材料,用于储存和释放电能。
-催化剂:氧化镍薄膜可以用作水分解反应中的催化剂,促进水的分解生成氢气。
薄膜结构的制作方法及电致发光器件:3. 薄膜结构的制作方法:-激光沉积:利用激光束照射基底上的材料,使其熔化并形成薄膜结构。
-热蒸发法:通过加热蒸发源,使材料蒸发并在基底上形成薄膜结构。
-光刻技术:利用光刻胶、掩模等工艺,对薄膜进行局部曝光和刻蚀,形成特定的结构。
-离子束刻蚀:利用离子束轰击材料表面,实现对薄膜结构的精确加工和刻蚀。
4. 电致发光器件:-电致发光器件(Electroluminescent Device)利用电场激发材料中的电子和空穴复合释放能量,产生可见光。
薄膜结构在电致发光器件中起到关键作用。
-通过在薄膜结构中引入适当的荧光材料、导电材料和介质层,可以实现电致发光器件的复杂结构和特定发光效果。
需要注意的是,具体的制备方法和应用可能因研究领域、设备和工艺要求而有所不同。
以上提及的方法和应用仅作为参考,具体操作应根据实际需求和实验条件进行选择和优化。
薄膜材料制备工艺技术研究
薄膜材料制备工艺技术研究前言薄膜材料作为一种新型材料,在现代科技中扮演着越来越重要的角色。
在各个领域都得到了广泛应用,如光电子技术、信息技术、能源技术、生物医学、环境保护等等。
本文将结合薄膜材料的制备工艺技术进行探讨。
一、薄膜制备工艺分类1. 物理气相沉积技术这种制备工艺是指通过物理气相沉积的方法,将一般材料沉积在衬底上,形成薄膜。
这种制备方法所得到的薄膜具有较高的纯度和良好的结晶性,广泛用于半导体和滤光片等器件制备。
2. 化学气相沉积技术这种制备工艺主要是通过化学反应在衬底上形成薄膜。
它包含了氧化物分解、热分解、化学气相沉积等多种工艺,通常运用一些金属有机以及混合气体等作为薄膜材料的源。
3. 离子束沉积技术离子束沉积技术是利用离子束轰击目标材料表面,达到表面改性或沉积薄膜的目的。
其制备工艺流程较为简单,但制备的薄膜结晶度低于物理气相沉积技术。
4. 分子束外延技术分子束外延是一种高效的生长薄膜技术,它通过加热到高温和气压的分子束蒸汽沉积的方式,生长出高质量单晶薄膜。
这种技术通常用于制备半导体材料,如硅、砷化镓、磷化铟等。
二、有机薄膜的制备1. 扩散法有机薄膜的制备最常用的方法是扩散法。
首先将溶解于有机溶剂中的高分子材料,涂刷在已经清洗干净的衬底上,也可采用喷雾、滚涂、浇铸等方法。
然后经过蒸发或者加热除去溶剂,最终得到有机薄膜。
2. 旋涂法旋涂法是一种常用的制备有机薄膜的工艺,其原理是在涂覆衬底的同时,旋转衬底,使溶液分布均匀形成薄膜。
这种工艺需要控制旋转速度、涂胶时间和涂胶浓度等参数,以得到高质量的有机薄膜。
三、金属薄膜的制备金属薄膜的制备普遍采用物理气相沉积技术,以及化学气相沉积技术,如热蒸发法、磁控溅射等等。
这些方法通常用于制备半导体元件、光学滤光片和金属电极等。
1. 热蒸发法热蒸发法是一种通过加热的方式,将金属材料升华沉积在衬底表面形成薄膜的方法。
在真空环境中,金属材料由于受到加热的作用,其分子发生激励,从而升华成蒸汽,最终沉积在衬底表面。
薄膜电容制造工艺蒸镀技术
薄膜电容制造工艺蒸镀技术薄膜电容是一种常见的电子元件,用于储存和释放电荷。
薄膜电容的制造工艺中,蒸镀技术是其中一种重要的工艺方法。
本文将从蒸镀技术的原理、工艺流程和应用领域等方面进行介绍。
一、蒸镀技术的原理蒸镀技术是利用高温将金属材料蒸发并沉积在基底表面的一种制备薄膜的方法。
具体而言,首先将金属材料加热至其蒸发温度,形成蒸发源;然后通过真空系统将蒸发源周围的气体抽取掉,创造出高真空环境;接着,将基底放置在蒸发源的正上方,使蒸发的金属粒子在基底表面沉积形成薄膜。
二、蒸镀技术的工艺流程蒸镀技术的工艺流程主要包括准备工作、真空设备的抽取、蒸发源的加热、薄膜沉积和膜层处理等环节。
1. 准备工作:选择适合的金属材料作为蒸发源,根据所需薄膜的特性确定蒸发源的形状和尺寸。
同时,对基底进行清洗和处理,以确保薄膜的质量。
2. 真空设备的抽取:将蒸镀设备的真空室与外界隔离,通过真空泵将室内气体抽取至较低的压力。
高真空环境能够减少气体分子对薄膜的干扰,提高薄膜的质量。
3. 蒸发源的加热:将金属材料加热至其蒸发温度。
加热方式可以采用电阻加热、感应加热或电子束加热等方法,根据金属材料的性质和设备的要求选择合适的加热方式。
4. 薄膜沉积:将加热后的金属材料蒸发成粒子,并在基底表面沉积形成薄膜。
薄膜的厚度和均匀性可以通过控制蒸发源的加热功率、蒸发速率和基底的位置等参数来调节。
5. 膜层处理:薄膜沉积后,可以对其进行后续的处理,如退火、氧化、合金化等,以改变薄膜的结构和性能。
三、蒸镀技术的应用领域蒸镀技术广泛应用于薄膜电容的制造过程中。
薄膜电容是一种能够在微电子领域中实现高精度电容值的元件,常用于集成电路、传感器、显示器件等领域。
薄膜电容的制造工艺中,蒸镀技术可以实现对金属电极和介质薄膜的制备,保证电容器的性能和稳定性。
此外,蒸镀技术还可以应用于其他领域,如光学薄膜、导电薄膜、防腐蚀薄膜等的制备。
薄膜电容的制造工艺中,蒸镀技术是一种重要的工艺方法。
氮化铝 蒸镀膜
氮化铝蒸镀膜
氮化铝(AlN)是一种广泛应用于电子和光学领域的高温陶瓷材料。
它具有高热导率、高介电常数、高击穿场强和低介电损耗等优异性能,因此在电子器件封装、散热基板、光电器件和微波器件等领域得到广泛应用。
蒸镀膜是一种制备薄膜材料的方法,通过将材料加热蒸发并在基材上凝结成膜。
在制备氮化铝薄膜时,通常采用物理气相沉积(PVD)技术中的真空蒸发镀膜法。
氮化铝薄膜的制备方法有多种,其中真空蒸发镀膜法是最常用的一种。
在制备过程中,将氮化铝粉末放置在坩埚中加热至熔点以上,使其蒸发成气态。
然后通过控制蒸气压和加热温度等参数,使气态的氮化铝分子在基材表面凝结成膜。
为了获得高质量的氮化铝薄膜,需要控制好蒸镀速率、基材温度和真空度等参数。
总之,蒸镀法制备氮化铝薄膜具有制备简单、可大面积成膜等优点,因此被广泛应用于电子和光学领域。
未来随着对氮化铝薄膜性能要求的不断提高,需要进一步探索更加先进的制备技术和工艺,以提高氮化铝薄膜的质量和性能。
黄金薄膜材料的制备和性质研究
黄金薄膜材料的制备和性质研究黄金是一种很常见的金属,不仅具有很高的经济价值,还有着很强的化学稳定性、导电性和导热性。
因此,人们一直在探索黄金在各种材料中的应用。
其中一种材料是黄金薄膜。
黄金薄膜广泛应用于光学、电器、生物医学等领域。
本文将着重探讨黄金薄膜的制备方法和性质研究。
一、黄金薄膜的制备方法黄金薄膜的制备方法可以分为物理沉积和化学沉积两种方法。
下面将根据制备方法的不同分别进行介绍。
1. 物理沉积法物理沉积法制备黄金薄膜主要包括蒸发沉积、溅射沉积和离子束沉积三种方法。
蒸发沉积是将金属黄金加热到一定温度,使其蒸发,并通过凝结于某种基底上的方法,来制备薄膜。
溅射沉积法是利用离子轰击目标(即黄金)使其散发原子颗粒,然后在基底上沉积形成薄膜。
离子束沉积法是用高能量离子轰击黄金,使其散发出原子颗粒,然后在基底上沉积,这种方法需要设备非常的昂贵。
2. 化学沉积法化学沉积法是利用一些化学方法,通过还原某些金属离子,使它们在基底上沉积形成薄膜。
醇还原法是一种简单的化学沉积方法,它使用多元醇(如甘油、异丙醇)还原金离子,来制备金薄膜。
金纳米颗粒还原法采用还原金盐的方法,制备金纳米颗粒,使其聚集,然后在基底上形成金薄膜。
还原电位法是采用电化学沉积原理,通过外部电场作用,还原盐酸三氯化金溶液,制备金薄膜。
二、黄金薄膜的性质研究黄金薄膜具有多种化学和物理标志物,如表面等离子共振(SPR)等。
这些物理特性可以用于研究薄膜的特性。
1. 光学性质黄金薄膜在可见光范围内的吸收光谱呈现特殊的SPR峰。
这些峰可以通过物理性质、化学性质和表面等离子体固定组件控制。
黄金薄膜的表面等离子固定组件能够更好地识别和将生物分子与生物分离。
因此,通过黄金薄膜和表面等离子固定组件,可以实现对生物分子的检测和分离。
2. 电学性质黄金薄膜具有优异的导电性,因此可以制作成几种电子器件和传感器。
例如,基于黄金薄膜的透明导电膜具有很高的光透过率和电导率,可以广泛应用于液晶显示器中。
热蒸发制备ZnZnO薄膜的实验研究
热蒸发制备Zn/ZnO薄膜的实验研究【摘要】本文采用低真空热蒸发技术,以锌作为蒸发源,通过调节蒸发时间,蒸发温度,真空度等工艺参数,在玻璃基底上获得薄膜样品,再对薄膜进行退火处理。
实验结果表明:采用低真空蒸发镀膜法可以制备得到取向很好的Zn (002)单晶薄膜,薄膜样品在450℃真空条件下做退火处理后,进一步提高金属锌膜薄膜单晶性;样品经300℃大气下退火处理后,可得取向(101)的强织构ZnO结构。
【关键词】热蒸发镀膜法;ZnO薄膜;退火处理;晶体结构0引言ZnO是一种合适的用于室温或高温下的紫外光发射材料,是一种具有很大潜力和应用价值的紫外半导体光电器件材料[2]。
ZnO 室温禁带宽度为 3.37eV,发射波长相应于近紫外368 nm。
ZnO 和GaN 具有相同的晶体结构、相近的晶格常数和禁带宽度,而且具有更高的熔点(1975℃),高热稳定性及化学稳定性等优点。
ZnO薄膜可以在低于500℃的生长温度下获得,比GaN 等其他材料的制备温度低很多,而且ZnO 原材料资源丰富、价格低廉,无毒无污染,是一种经济的绿色环保型材料[1]。
ZnO作为近年来发展起来的近紫外发光材料,目前已成为热门的研究课题。
研究发现,其显著优点是在紫外波段存在着受激发射特性,由于天然存在着缺陷其在可见光区域也存在着受激发射特性,例如黄绿光发射。
在研究ZnO发光的过程中人们发现ZnO还可发射红光、橙光、黄光和紫光。
氧化锌材料另一个显著特性是在0.4-2微米波长范围内是透明的,可见光透射率高达90%,具有压电光电效应,因而提供了将电学、光学和声学器件,如光源、探测器、调制器、光波导、滤波器及相关电路等单片集成的可能性。
另一方面,真空镀膜实验是大学近代物理实验的一个传统实验项目。
传统以及现代技术上,一些光学零件的光学表面需要用物理或化学方法镀上一层或多层薄膜,使得光线经过该表面的反射或透射特性发生变化,机械加工所采用的刀具以及零部件的表面处理都与镀膜技术密切相关。
热蒸发银膜的堆积密度
热蒸发银膜的堆积密度(最新版)目录1.引言2.热蒸发银膜的定义和作用3.堆积密度的定义和计算方法4.热蒸发银膜的堆积密度与其性能的关系5.提高热蒸发银膜堆积密度的方法6.结论正文【引言】热蒸发银膜是一种重要的材料,广泛应用于电子、光学等领域。
堆积密度是衡量热蒸发银膜质量的重要指标,影响着其性能。
本文将从堆积密度的定义和计算方法入手,探讨热蒸发银膜的堆积密度与其性能的关系,并介绍提高热蒸发银膜堆积密度的方法。
【热蒸发银膜的定义和作用】热蒸发银膜是指通过热蒸发技术制备的银膜。
热蒸发技术是将金属或合金加热到高温,使其蒸发成气态,然后在基板上凝结形成薄膜。
热蒸发银膜具有良好的导电性、透明性和反射性,广泛应用于太阳能电池、触控面板、显示器等领域。
【堆积密度的定义和计算方法】堆积密度是指物体在堆积状态下单位体积的质量,通常用公式“堆积密度=质量/体积”计算。
对于热蒸发银膜,堆积密度是指银膜在堆积状态下单位面积的质量。
【热蒸发银膜的堆积密度与其性能的关系】热蒸发银膜的堆积密度直接影响其性能。
堆积密度越大,银膜的导电性越好,因为更多的银原子被紧密排列在一起,形成更多的导电通道。
同时,堆积密度越大,银膜的透明性和反射性也会提高,因为它能更好地阻挡光线的穿透和反射。
【提高热蒸发银膜堆积密度的方法】提高热蒸发银膜堆积密度的方法包括:提高蒸发速率,使更多的银原子蒸发到基板上;降低沉积速率,使蒸发到基板上的银原子有足够的时间排列成紧密的结构;改变蒸发源和基板的距离,使蒸发的银原子更容易在基板上形成紧密的结构。
【结论】热蒸发银膜的堆积密度是衡量其质量的重要指标,影响着其性能。
纳米金薄膜的制备及性能研究
纳米金薄膜的制备及性能研究纳米金薄膜是近年来备受关注的一类纳米材料,其具有很多优异的性能,被广泛用于各个领域,例如光电子器件、生物传感器、表面增强拉曼光谱等。
本文将主要介绍纳米金薄膜的制备方法及其性能研究。
一、制备方法目前,纳米金薄膜的制备方法主要分为物理法和化学法两类。
1.物理法物理法制备纳米金薄膜主要包括热蒸发法、磁控溅射法、离子束溅射法、电子束物理气相沉积法等。
其中热蒸发法是一种较为简单的方法,适用于制备较厚的纳米金薄膜。
其原理是利用高温下将金属加热,使其转变为蒸气态,然后使蒸汽沉积在表面形成薄膜。
但其制备的薄膜质量较差,易受到杂质污染。
磁控溅射法是目前应用较广的制备方法之一,具有高纯度、重复性好等优点。
其原理是将纯金属置于真空室中,加入高能电子或离子激发金属原子,使之飞出并沉积在表面形成薄膜。
但其制备的纳米金薄膜往往会受到溅射原理的影响,表面粗糙度较高。
离子束溅射法和电子束物理气相沉积法类似,都是利用高能离子或电子轰击金属靶,使之释放原子或切断分子,通过原子弹球法实现对样品表面的沉积。
这两种方法制备的薄膜具有良好的致密性和均一性,但设备设施较为昂贵,且制备速度较慢。
2.化学法化学法制备纳米金薄膜主要包括还原法、光化学沉积法、溶液浸渍法等。
还原法是一种较为简单的方法,它将金离子还原为非晶态金,再通过热处理制备纳米金薄膜。
其优点是易于操作,制备速度快,但制备的薄膜主要为非晶态,而且粒径分布较宽。
光化学沉积法是一种由光和化学反应相结合的方法,利用光照或电解质的添加实现对氧化还原反应的调控。
其优点是可以制备极薄的纳米金薄膜,具有厚度均匀、晶格完整、应力小等特点。
溶液浸渍法是一种依靠物质之间的相互作用力将纳米金颗粒沉积在基底表面的方法。
其优点是可扩展性强,能够制备大面积的薄膜,但制备的薄膜在结晶程度、粒径分布等方面存在一定的问题。
二、性能研究1.光学性能纳米金薄膜的光学性能主要表现在其表面等离子共振吸收现象,并可应用于表面增强拉曼光谱、太阳能电池等领域。
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实验2 热蒸发法制备金属薄膜材料
实验时间:2010.10.12 实验地点:福煤实验楼D405 指导老师:吕晶老师
【摘要】热蒸发法制备金属薄膜材料是基本的薄膜制备技术,通过本实验可以进一步熟
悉真空获得和测量,学会使用蒸发镀膜技术,了解蒸发镀膜的原理及方法和了解真空镀膜技术。
【关键字】热蒸发;薄膜材料;镀膜技术
0 引言
真空镀膜技术在国民经济各个领域有着广泛应用,特别是近几年来,我国国民经济的迅速发展、人民生活水平的不断提高和高科技薄膜产品的不断涌现。
尤其是在电子材料与元器件工业领域中占有极其重要的地位。
制膜方法可以分为气相生成法、氧化法、离子注人法、扩散法、电镀法、涂布法、液相生长法等。
气相生成法又可以分为物理气相沉积法化学气相沉积法和放电聚合法等。
本次实验是使用物理气相沉积法,由于这种方法基本上都是处于真空环境下进行的,因此称它们为真空镀膜技术。
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。
真空蒸发镀膜法是在真空室中,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,入射到基片表面,凝结形成固态薄膜的方法。
1 实验目的
①熟悉真空获得的操作过程和方法;
②了解蒸发镀膜的原理及方法;
③学会使用蒸发镀膜技术。
2 实验设备
JCP-350磁控溅射/真空镀膜机(ZDF-5227B真空计;TDZM-II气体质量流量计;TZON 电源);基片;擦镜纸
3 实验原理
蒸发法镀膜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。
根据蒸发源不同,真空蒸发镀膜法又可以分为四种:电阻蒸发源蒸镀法;电子束蒸发源蒸镀法;高频感应蒸发源蒸镀法;激光束蒸发源蒸镀法。
本实验采用电阻蒸发源蒸镀法制备金属薄膜材料。
蒸发镀膜,要求从蒸发源出来的蒸汽分子或原子,到达被镀膜基片的距离要小于镀膜室
内残余气体分子的平均自由程,这样才能保证蒸发物的蒸汽分子能无碰撞地到达基片表面。
保证薄膜纯净和牢固,蒸发物也不至于氧化。
气体分子运动平均自由程公式:
()3
3.6710p λ-⨯=≅米 式中:d 为分子直径,T 为环境温度(K ),p 为气体压强(帕)。
对于蒸发源到基片的距 离为0.15~0.25 米的镀膜装置,镀膜室的真空度须在10-2~10-5帕之间才能满足。
根据克拉贝龙方程log v B P A T
=-(式中 A 和 B 是与物质有关的常数),物质的蒸气压 P v 是温度T 的函数。
对于质量为M 的物质,其蒸发率可用下式表示 ()()()41/21/221/2 4.3710/v v G P M kT P M T π---=≅⨯••克厘米秒
上式中 M 的单位是分子量,蒸气压 P V 单位帕。
由上式可知,蒸发物的温度决定蒸发率的大小。
蒸发物在加热蒸发过程中会释放气体,将使镀膜室内压强上升,影响镀膜质量,故镀膜机构抽速要配备适当,使镀膜室内维持所需真空度;相应地要把加热蒸发过程分成两步进行,先用挡板遮住被镀基片,进行预熔蒸发一段时间,然后再适当提高加热温度,移开挡板正式蒸镀。
基片温度对薄膜结构有较大影响,基片温度高,使吸附原子的动能增大,跨越表面势垒的几率增多,容易结晶化,并使薄膜缺陷减少,同时薄膜内应力也会减少,基片温度低,则易形成无定形结构膜。
从公式可以看出,材料饱和蒸汽压随温度的上升而迅速增大,所以实验时必须控制好蒸发源温度。
蒸发镀膜常用的加热方法时电阻大电流加热,采用钨,钼,铂等高熔点的金属。
真空镀膜时,飞抵基片的气化原子或分子,一部分被反射,一部分被蒸发离开,剩下的要么结合在一起,再捕获其他原子或分子,使得自己增大;或者单个原子或分子在基片上自由扩散,逐渐生长,覆盖整个基片,形成镀膜。
注意的是基片的清洁度和完整性将影响到镀膜的形成速率和质量。
4 实验过程
4.1 准备过程
(1)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。
(2)清洗基片和铝丝。
用碱水冲洗,并用无水酒精脱水,最后用棉纱或棉纸包好,放在玻璃皿内备用。
(3)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,降下钟罩。
4.2 抽真空
(1)打开电源开关,打开“机械泵”开关,接通双热偶程控真空计。
接通扩散泵冷水。
高阀处于“关”的状态,低阀处于“抽系统”位置。
观测系统真空度在3Pa 以上以后,将低阀切换到“抽钟罩”位置。
观测钟罩内真空度在3Pa 以上以后。
(2)将低阀置于“抽系统位置”,打开高阀,接通扩散泵开关对扩散泵加热。
监测钟罩内真空度。
约45min 后,当真空度超过4×10-3Pa 时,准备镀膜。
4.3 镀膜
(1)当真空度达到5×10-3Pa以上时打开“蒸发”开关,调节变压器,逐渐加大电流(小于12A)使铝丝预熔(钟罩内真空度同时下降)。
(3)当钟罩内真空度恢复到5×10-3Pa以上时,再加大蒸发电流(20A),此时从观察窗中可以看到铝丝逐渐熔化缩成液体小球,然后迅速蒸发,基片上便附着了一层铝膜。
4.4 结束
调节变压器使蒸发电流为0,关高阀,关扩散泵开关,低阀仍处于“抽系统位置”,过5分钟开“充气”,充气完毕后打开钟罩,取出镀件。
清理镀膜室,扣下钟罩。
60min后停机械泵,关总电源,关闭扩散泵冷却水。
5 实验分析与讨论
(1)蒸发过程中的真空条件
真空容器内蒸汽分子的平均自由程大于蒸发源与基片的距离(称蒸距)时,就会获得充分的真空条件。
为此,增加残余气体的平均自由程,借以减少蒸汽分子与残余气体分子的碰撞几率,把真空室内抽成高真空是非常必要的。
(2)蒸发源选取原则
①有良好的热稳定性,化学性质不活泼,达到蒸发温度时加热器本身的蒸汽压要足够底。
②蒸发源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。
③蒸发物质和蒸发源材料的互熔性必须很底,不易形成合金。
④要求线圈状蒸发源所用材料能与蒸发材料有良好的浸润,有较大的表面张力。
⑤对于不易制成丝状、或蒸发材料与丝状蒸发源的表面张力较小时,可采用舟状蒸发源。
(3)热蒸发镀膜主要物理过程
①采用各种形式的热能转换方式,使镀膜材料蒸发或升华,成为具有一定能量
(0.1~0.3eV)的气态粒子(原子、分子或原子团);
②气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动方式传输到基片;
③粒子沉积在基片表面上并凝聚成薄膜。
(4)影响真空镀膜质量和厚度的因素:
影响真空镀膜质量和厚度的因素有很多,主要有真空度、蒸发源的形状、基片的位置、蒸发源的温度等。
固体物质在常温和常压下,蒸发量极低。
真空度越高,蒸发源材料的分子越易于离开材料表面向四周散射。
真空室内的分子越少,蒸发分子与气体分子碰撞的概率就越小,从而能无阻挡地直线达到基片的表面。
6 实验总结
本实验是有关真空镀膜技术的基础性实验,属于技术性实验,通过这个实验让我进一步熟悉真空获得和测量,学会使用蒸发镀膜技术,了解蒸发镀膜的原理及方法和了解真空镀膜。