专题试验真空的获得和镀膜试验-真空镀膜设备.PDFVIP

专题实验（二）： 真空的获得和镀膜实验 专题实验（二）： 真空的获得和镀膜实验 专专题题实实验验（（二二））：： 真真空空的的获获得得和和镀镀膜膜实实验验 真空镀膜，是指在真空中把蒸发源加热蒸发或用加速离子轰击溅射，沉积到基片固体表 面形成单层或多层薄膜，使得固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导 电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能。 真空镀膜的历史最早可追溯到19 世纪，1842 年英国的Grove和德国的Plücker相继在 气体放电实验的辉光放电壁上观察到了溅射的金属薄膜，这就是真空镀膜的萌芽。但是，真 正应用于研究的溅射设备直到1877年才初露端倪。迄后70年中，由于实验条件的限制，对 溅射机理的认识长期处于模糊不请状态。所以，在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资 料，多数是不可靠的。20 世纪中期，只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料 和难熔金属材料的薄膜制备工艺中采用溅射技术。1970 年后出现了磁控溅射技术，1975 年 前后商品化的磁控溅射设备供应于世，大大地扩展了溅射技术应用的领域。到了80 年代， 真空镀膜技术方从实验室应用技术真正地步入实用化大量生产的应用领域。 目前，镀膜技术已在现代科学技术和工业生产中有着广泛的应用。例如，光学系统中使 用的各种反射膜、增透膜、滤光片、分束镜、偏振镜等；电子器件中使用的薄膜电阻，特别 是平面型晶体管和超大规模集成电路也有赖于薄膜技术来制造；在塑料、陶瓷、石膏和玻璃 等非金属材料表面镀以金属膜具有良好的美化装饰效果，有些合金膜还起着保护层的作用； 磁性薄膜具有记忆功能，在电子计算机中用作存储记录介质而占有重要地位。 【实验目的】 【实验目的】 【【实实验验目目的的】】 1．了解真空技术的基本知识； 2．掌握低、高真空的获得和测量的基本原理及方法； 3．了解真空镀膜的基本知识； 4．学习掌握蒸发镀膜的基本原理和方法； 5．学习掌握利用椭圆偏振仪测量薄膜厚度。 【实验原理】 【实验原理】 【【实实验验原原理理】】 一、真空度与气体压强 一、真空度与气体压强 一一、、真真空空度度与与气气体体压压强强 1 压强低于一个标准大气压的稀薄气体空间称为真空。在真空状态下，由于气体稀薄，分 子之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减少，分子在一定时间内碰撞于固体表面上的次数 亦相对减少，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流小，氧化作用少，气体污 染小，汽化点低，高真空的绝缘性能好等诸多优点。真空技术是基本实验技术之一，真空技 术在近代尖端科学领域，如表面科学、薄膜技术、空间科学、高能粒子加速器、微电子学、 材料科学等工作中都占有关键的地位，在工业生产中也有着广泛的应用。 真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量，单位体积中的气体分子数越少，表明真空度 越高。由于气体分子密度不易度量，通常真空度用气体压强来表示，压强越低真空度越高。 2 按照国际单位制(SI)，压强单位是牛顿/米 ，称为帕斯卡，简称帕（Pa）。真空量度具备以下 常用单位换算关系： 1标准大气压=760mmHg=760Torr 5 1标准大气压=1.013x10 Pa 1Torr=133.3Pa 按照气体空间的物理特性及真空技术应用特点，我们通常将真空划分为以下几个区域 （见表1）： 表1 真空区域的划分及其特点和应用 真空区域 粗真空 低真空 高真空 超高真空 极高真空 5 3 3 -1 -1 -6 -6 -12 -12 范围（Pa） 10～10 10～10 10 ～10 10 ～10 10 -3 19 17