薄膜材料的制备.pptxVIP

固体薄膜材料的制备方亮重庆大学数理学院2004年4月20日

主要内容2025/7/242--金刚石薄膜--ZnO薄膜典型的薄膜材料的制备薄膜的制备方法,含:--真空技术基础--PVD(真空蒸发、溅射、离子镀膜)--CVD--溶液镀膜法

真空技术基础2025/7/243真空及真空的常用单位真空泵真空的测量真空的分类

真空及其单位2025/7ar=105PaTorr=atm/760=133.322Pa≈1mmHg常用计量单位：Pa,Torr,mmHg,bar,atm.。关系如下：1mmHg=133.322Pa,真空是指低于一个大气压的气体空间。常用“真空度”度量。真空度越高，压强越小。

真空的分类2025/7/245低真空：1×102～1×10-1Pa真空热处理。高真空：1×10-1～1×10-6Pa真空蒸发。超高真空：1×10-6Pa得到纯净的气体；获得纯净的固体表面。粗真空：1×105～1×102Pa目的获得压力差。电容器生产中的真空侵渍工艺

真空系统的组成2025/7/246典型的真空系统包括：--真空室(待抽空的容器);--真空泵(获得真空的设备);--真空计(测量真空的器具);--必要的管道、阀门和其他附属设备。

真空泵2025/7/247次级泵：只能从较低压力抽到更低压力的真空泵。03如机械泵+扩散泵系统，为有油系统；吸附泵+溅射离子泵+钛升华泵系统，为无油系统。04获得真空的设备。至今还没有一种泵能直接从大气一直工作到超高真空。因此，通常是将几种真空泵组合使用.01前级泵：能使压力从1个大气压开始变小，进行排气的泵02

主要真空泵的排气原理与范围2025/7/248

真空的测量2025/7/249热偶真空计：利用低压强下气体的热传导与压强有关的原理制成的真空计。典型的有热阻真空计和热偶真空计两种。1电离真空计：目前测量高真空的主要设备2

主要内容2025/7/2410--真空技术基础;--PVD(真空蒸发、溅射、离子镀膜)--CVD--溶液镀膜法薄膜的制备方法,含:1典型的薄膜材料的制备--金刚石薄膜--ZnO薄膜2

PVD的含义2025/7/2411物理气相沉积PVD（PhysicsVaporDeposition，主要是在真空环境下利用各种物理手段或方法沉积薄膜。

PVD的分类2025/7/2412物理方法(PVD)蒸发单源单层单源多层多源反应溅射直流：二级、三级、四级射频磁控离子束离子镀

真空蒸镀的原理2025/7/2413

真空蒸发的优点2025/7/2414薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制；贰设备简单、操作容易；壹生长机理比较单纯。肆成膜速率快、效率高；叁

真空蒸发的缺点2025/7/241501.不容易获得结晶结构的薄膜；02.形成的薄膜与基底之间的附着力较小；03.工艺重复性不够好。

真空蒸发的分类2025/7/2416根据蒸发源(热量提供方式)的不同，分为电阻法、电子束法、高频法等。为了蒸发低蒸汽压的物质，采用电子束或激光加热；为了制造成分复杂或多层复合薄膜，发展了多源共蒸发或顺序蒸发法；为了制备化合物薄膜或抑制薄膜成分对原材料的偏离，出现了发应蒸发法等蒸发源2025/7/24171蒸发源是蒸发装置的关键，基本要求是熔点要高、饱和蒸气压低、化学性质稳定、良好的耐热性、原料丰富，经济耐用。2常用的蒸发源材料有：W、Mo、Ta等。由于Al、Fe、Ni、Co等易与W、Mo、Ta等形成低熔点合金，故改用氮化硼(50%BN+50%TiB2)导电陶瓷坩埚、氧化锆，氧化钍、氧化铍、氧化镁、氧化铝、石墨坩埚等。3电阻蒸发源可作成丝状、箔状、螺旋状、锥形蓝状等。

电子束法2025/7/2418电阻法不能满足难熔金属和氧化物材料，特别是高纯度薄膜的要求。电子束法中将蒸发材料放入水冷铜坩埚中，直接利用电子束的高能量密度加热，可制备高熔点和高纯薄膜。根据电子束蒸发源的型式不同，可分为环形枪、直枪、e型枪和空心阴级电子枪等。

直枪电子束法的原理2025/7/2419

高频法2025/7/2420坩埚放在高频螺旋线圈的中央，使蒸发材料在高频电磁场的感应下产生强大的涡流损失和磁滞损失，导致蒸发材料升温，直到气化。特点是：蒸发速率大，温度均匀稳定，不易产生飞溅现象。

高频感应加热源的原理2025/7/2421

溅射镀膜2025/7/2422是指荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子（或分子）从表面射出的现象。

溅射镀膜特点2025/7/2423缺点：设备复杂，需要高压装置，沉积速率低，基板温升较高，易受杂质气体影响等。04膜厚可控性和重复性好。05任何物质均可溅射，尤其是高熔点、低蒸气压元素和化合物。01溅射镀膜密度高，针孔少，纯度