表面处理第十二讲气相沉积.pptVIP

第1页，共16页，星期日，2025年，2月5日夲讲主要内容一、物理气相沉积（PVD）二、化学气相沉积（CVD）第2页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）概念：在真空条件下，以各种物理方法产生的原子或分子沉积在基材上，形成薄膜或涂层的过程。按照沉积物理机制不同，分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜、离子镀膜和分子束外延等几种技术。1、真空蒸发镀膜：把待镀膜材料置于高真空室内，通过加热使蒸发材料汽化（或升华），以原子、分子或原子团离开熔体表面，凝聚在具有一定温度的基材或工件表面，并冷凝成薄膜的过程。蒸发材料可以是金属、合金和化合物。第3页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）1）真空蒸镀设备第4页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）2）成膜机理第5页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）3）影响蒸镀过程的状态与参数：（1）真空度：一般为10-2~10-4Pa；（2）基材表面状态：清洁度；表面温度（低利于凝聚成膜，但结合力不高。适当提高温度可使镀膜与基材间形成一薄扩散层，提高结合力）；基材表面晶体结构（单晶体则镀膜也长成单晶体）；（3）蒸发温度：（略）（4）蒸发和凝结速率：（略）（5）基材表面与蒸发源的空间关系：（见后图）第6页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）第7页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）4）蒸发源：（1）电阻加热蒸发源第8页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）（2）高频感应加热蒸发源：（3）电子束蒸发源：（4）激光蒸发源：第9页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）5）特殊蒸镀工艺：（1）同时蒸发法：使用不同蒸发源同时蒸发各组成元素，并分别控制蒸发速率，以获得所设计成分的薄膜。（2）瞬间蒸发法：合金和化合物中的组元蒸发速度相差很大时，难以采用同时蒸发法，就把蒸发镀料制成颗粒或粉末状，再一点点注入高温蒸发源中，使蒸发物质瞬间蒸发。这种方法可保证制备薄膜成分与镀料相同。第10页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）2、溅射镀膜：1）原理：用高能粒子轰击固体（靶材）表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基材（工件）表面形成薄膜的方法。2）特点及应用：与蒸发镀膜相比，溅射镀膜时靶材无相变，化合物成分稳定，适合制备的镀膜材料非常广泛。由于溅射沉积到基材表面的粒子能量比蒸发时高50倍，对基材表面有清洗和升温作用，所以镀膜附着力较大。第11页，共16页，星期日，2025年，2月5日一、物理气相沉积（PVD）3、离子镀膜：1）原理：在高真空室中充入氩气，用数百至数千伏直流电压使其电离，形成低压气体放电的等离子区。阳极兼做蒸发源，基材放在阴极板上。氩离子高速轰击基材并溅射清洗活化其表面，然后接通交流电，加热蒸发蒸发源中的膜料，蒸发出的粒子通过辉光放电的等离子区时部分被电离，成为正离子，高速打在基材表面。2）特点：（1）镀膜与基材结合力高；（2）均镀能力高；（3）镀膜与基材可以广泛搭配。第12页，共16页，星期日，2025年，2月5日