大物实验报告——低真空的获得测量与用直流溅射法制备金属薄膜

低真空的获得测量与用直流溅

实验报告

射法制备金属薄膜

一、实验目的与实验仪器

实验目的

1) 学习真空基本知识和真空的获得与测量技术基础知识。

2) 学习用直流溅射法制备薄膜的原理和方法。

3) 实际操作套真空镀膜装置，使用真空泵和真空测量装置，研究该真空系统的抽气特性。

4) 用直流溅射法制备系列不同厚度的金属薄膜，为实验研究金属薄膜厚度对其电用率影响制备样品。

实验仪器

SBC-12小型直流溅射仪(配有银靶)、机械泵、氩气瓶、超声波清洗器、玻璃衬底(长20mm、宽15mm、厚1mm) 等。

二、实验原理

（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）

实验原理

“溅射”是指具有足够高能量的粒子(荷能粒子)轰击固体(称为靶材)表面，使固体表面的原子(或分子)从表面射出的现象。这此从固体表面射出的粒子大多呈原子状态，通常称为被溅射原子。常用的轰击靶材的荷能粒子为惰性气体离子(如氩离子)和其快速中性粒子，它们又被称为溅射粒子。溅射粒子轰击靶材，使靶材表面的原子离开靶材表面成为被溅射原子，这些被溅射出来的原子带有定的动能，会沿着一定的方向射向衬底，沉积到衬底上就形成了薄膜，所以这种制备薄膜的方法被称为溅射法。溅射法又可以细分为直流溅射法、磁控溅射法、射频溅射法和反应溅射法。

金属银具有较强的化学惰性，在空气中不氧化。采用银靶，可以在较低真空度下进行直流溅射而获得银金属薄膜，只需用机械真空泵提供1 ~2Pa的真空度即可，这样真空系统就大大简化了。本实验采用SBC-12小型直流溅射仪。整个系统由真空系统和直流溅射镀膜系统组成。真空系统由一个直联旋片机械真空泵(2L/s)和一个带石英观察窗的金属圆筒真空室

组成，金属圆筒与基座和顶盖间用橡胶圈密封。系统真空度由皮拉尼真空规和真空度显示仪表给出。溅射电压为2480V。镀膜时间用定时器控制，范围为10~110s。

三、实验步骤

（要求与提示：限400字以内）

实验步骤

1) 银靶装在镀膜室顶盖上。把银靶到工作台的距离调至40mm。将氩气瓶阀门打开。

2) 将玻璃衬底放人盛有无水乙醇的烧杯中，再将烧杯放人超声波清洗器中清洗 3 ~5min。取出玻璃衬底，用吹风机彻底供千玻璃衬底，然后放在镀膜室工作台中心位置，盖上镀膜室顶盖。

3) 打开“电源”开关，机械泵开始对镀膜室抽真空，从真空表上观测镀膜室的真空度。当真空度上升至20Pa时，溅射单元的“准备”灯亮，当真空度到达极限真空时，打开氩气充气阀“针阀”，向镀膜室中充人氩气，使镀膜室的气压较充气前增加1 ~2Pa。

4) 设定好“定时器”的时间。

5) 按下“试验”按钮，观察溅射电流大小，通过调节“针阀”使“溅射电流表”中显示的电流为5mA，立即松开“试验”按钮；然后，按下“启动”按钮，银薄膜沉积开始。这时，可以看见镀膜室内发出蓝色的辉光。

6) 继续重复5)中所述内容，直到达到所需要的沉积时间，最终完成薄膜的制备。

7) 等待几分钟，然后关闭氩气控制阀“针阀”，关上“电源”开关，开启镀膜室顶盖上的“放气阀”，给镀膜室放人空气。镀膜室回到大气压下后，打开镀膜室上盖，取出薄膜样品。

8)通过上述2) ~7)的操作，分别制备出沉积时间为4min、8min的银薄膜样品，并将样品制备条件记录到表中。

四、数据处理

（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）

银靶到工作台的距离：40mm 预真空：4Pa

五、分析讨论

（提示：分析讨论不少于400字）

1）观察沉积时间分别为4min和8min的镀膜可知，沉积时间为8min的镀膜比沉积时间为4min的镀膜厚。

2）实验所用镀膜系统的抽气是为了使真空室的压强维持在一个稳定的值，从而使镀膜更加稳定，所镀的银膜会更加平整的铺在玻璃片上。

3）本实验所用溅射镀膜系统的极限真空是3Pa。

4）之所以不同厚度的银膜有不同的颜色，是因为光在薄膜表面发生了薄膜干涉，膜的厚度不同时，光程差就不同，所以干涉后有一部分光被抵消减弱。

5）自然光照射到不同厚度的银膜上后，反射光为白色，透色光为黄色。

六、实验结论

通过实验现象的分析可得，沉积时间越长，镀膜厚度越大。

七、原始数据

（要求与提示：此处将原始数据拍成照片贴图即可