物理气相沉积法制备薄膜设备简单认识

课程论文

课程名称电子功能材料制备

论文名称气相沉积法制备薄膜设备简单认识专业班级电子科学与技术091班

学生姓名胡启勇

学号0907010034

指导教师肖清泉周章渝

理学院

实验时间：2013年1月11日

气相沉积法制备薄膜设备

简单认识

一、背景基本知识简介

超导是指某些物质在一定温度条件下（一般为较低温度）电阻降为零的性质。1911年荷兰物理学家H·卡末林·昂内斯发现汞在温度降至4.2K附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来，他把汞的这一新状态称为超导态。以后又发现许多其他金属也具有超导电性。低于某一温度出现超导电性的物质称为超导体。

人们极其地希望在能够获得在常温下的超导材料，随着集成电路的发展，人们想把超导材料应用到半导体器件中，而制备这样的薄膜成了目前科技条件下所必经的过程。

薄膜技术是指采用一定方法，使处于某种状态的一种或几种物质（原材料)的基团以物理或化学方式附着于衬底材料表面，在衬底材料表面形成一层新的物质，这层新物质就是薄膜。总而言之，薄膜是由离子、分子和原子在沉积过程中形成的二维材料。

薄膜按不同的情况可以分为很多种分类方法。薄膜按物态可分为气态、液态和固态。按物性可分为硬质薄膜、声学薄膜、热学薄膜金属导电薄膜、半导体薄膜、超导薄膜、介电薄膜、磁阻薄膜、光学薄膜。

薄膜方面的应用很广泛，主要用于光学设备、集成电路、太阳能电池、液晶显示膜、光盘、磁盘、刀具硬化膜、建筑镀膜制品、塑料金属化制品。薄膜材料与器件结合，成为电子、信息、传感器、光学、太阳能等技术的核心基础。

物理气相沉积法是指在真空条件下，用物理的方法将材料汽化成原子、分子或是使其电离成为离子，并通过气相过程，在材料表面形成一层薄膜。化学气相沉积法是指在真空条件下，，利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间的化学反应途径生成固态薄膜的方法。这两种方法的应用非常普遍，有时单独用一种方法制备，有时两种方法一起用。下面所示的就是真空镀膜的装置示意图，它包括真空系统、蒸发系统、基片撑架、挡板、监控系统等几部分。

我们参观实验室的主要设备有水冷系统、干燥机、真空镀膜机、检测仪器、照相机等仪器。

二、制作原材料包括：三氧化二铝（俗称蓝宝石）、镁、硼

三、工作原理：将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出的过程。

四、该方法的优点有：

1.操作方便，沉积参数易于控制；

2.制膜纯度高，可用于薄膜性质研究；

3.可在电镜监测下镀膜，对薄膜生长过程和生长机理进行研究；

4.膜沉积速率快还可以多块同时蒸镀；

5.沉积温度较高，膜与基片的结合强度不高。

五、其制备流程有：

1.原材料准备：将三氧化二铝放在坩埚中央，将镁先用水清洗，然后用酒精稀释水，干燥后放在坩埚四周。将准备好的原材料放进真空蒸发室中。

2.抽真空：开始抽真空前，先打开水冷系统，然后打开机械泵，待机械泵将其压强抽到一定1 Pa后，用分子泵继续抽空气，直到把空气抽到10−6Pa量级。注意：在分子泵工作的时候，机械泵业一直在工作。

3.加热：加热采用电阻阻加热，加热是分阶段进行的，当加热到一定的温度后，维持一定的时间，为的是让蒸发源充分反应，如果通过视窗观察，会发现一根很明显的气柱。

4.冷却：反应结束后，接下来的步骤是冷却，先关闭什么后关闭什么一定要清楚，实验室有详细说明，去实验室前一定要先阅读清楚。

5.待冷却完成后，取出制备好的薄膜，用另一个实验室的相关仪器测试它的电学特性和

其他我们所关心的物理特性。

六、注意事项：在实验过程中一些产生的气体是有毒、易燃和易爆的，所言在实验中一定要注意安全，实验室中配有防护措施和防毒面具，一定要按要求去做，珍爱生命。

六、总结：此次实验室参观之行让我学到了很多东西，看到了一些从来没有见过的设备，知道了老师们都站做什么，也更加深入的理解了自己所学的专业，通过与老师的交流，明白了一些进入社会之后必须要懂的道理。每天都在实验室里面做实验真的很辛苦，我也渐渐的开始喜欢这个专业，为自己人生的规划添加了一点小小的改变。