具有定向及自控制功能的真空镀膜系统 - Read.PDF

第 25 卷 　第 9 期 物 　理 　实 　验 Vol . 25 　No . 9 2005 年 9 月 　　 　 　　 　　　　　P H YSICS EXP ER IM EN TA T ION 　　　　 　　　　 Sep . ,2005 具有定向及 自控制功能的真空镀膜系统 徐仁军 ,贺天民,王魁香 ( 吉林大学 物理学院 ,吉林 长春 130023) 　　摘 　要 :对现有真空镀膜系统进行了改进 ,在原系统中增加了定向装置和 5 个控制装置 ,可实现定向镀膜和有效地 控制膜厚 ,进而显著提高膜层质量. 关键词 :真空镀膜 ; 自动控制 ;膜厚 中图分类号 : TB75 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 (2005) 1 　引　言 2 　真空镀膜系统的改进 真空镀膜是近代物理实验中的一个基本实 改进后的真空镀膜系统如图 2 所示 ,其结构 验 ,一般是在 10 - 2 ～10 - 3 Pa 的真空中加热金属 、 在原系统基础上 ,增加了定向装置和 5 个控制装 金属化合物或其他镀膜材料 ,使其在极短时间内 置 : 即膜厚控制装置 、淀积速率控制装置 、基板传 蒸发 ,从而把纯净的原子沉积到基板表面上形成 动装置 、基板温控装置以及蒸发源与基板间距控 镀膜层. 真空镀膜室的真空度 、镀膜材料的蒸发 制装置. 速率 、基板和蒸发源的间距 , 以及基板表面状态和 温度等都是影响镀膜层质量的因素. 最常见的真空蒸发镀膜系统如图 1 所示. 这 种镀膜系统虽具有设备简单 、制备工艺容易等优 点 ,但也存在镀膜时膜材浪费严重 、镀层与基板表 面结合力弱 、淀积速度慢 、受宏观颗粒影响比较严 重[2 ] 、膜层厚度不均匀 、膜厚难以控制等缺点. 因 此 ,本文对现有真空镀膜系统进行了改进 ,使之具 有定向镀膜及 自动控制镀膜过程的功能. 图2 　改进后的真空镀膜系统整体结构示意图 1) 定向装置由蒸发器 、圆锥型漏斗和漏斗托 架组成. 其中圆锥型漏斗是可拆卸的 , 以方便镀 膜材料的装填. 由于蒸发器提供了一种半封闭环 境 ,膜材分子沿锥型漏斗定向地扩散到基板表面 , 避免了蒸气分子散射造成的浪费 ,并使真空室环 境保持清洁 ,无需每镀一次都得清洗钟罩 ;又可防 止在熔融膜材液滴气化时 ,少量未完全熔化的膜 材和同时蒸发的钨及其他杂质分子大颗粒的膜材 图 1 　现有真空蒸发镀膜系统结构图 熔融物飞溅到基板上 ,避免了薄膜表面粗糙度增 大 ,薄膜附着力降低 ,使薄膜密度不均匀 ,膜层中 　收稿 日期 ;修改日期 ( ) 　作者简介 :徐仁军 1982 - ,男 ,浙江温岭人 ,2000 级物理基地班本科生. ( ) 　指导教师 :贺天民 1964 - ,男 ,吉林白山人 ,吉林大学物理学院教授 ,博士 ,主要从事稀土固体氧化物功能材料研究和