真空中制备膜层的蒸发镀膜的类型及图大全

简介

真空镀膜

在真空中制备薄膜层，包括电镀结晶金属、半导体、绝缘体和其他元素或化合物薄膜。虽然化学气相沉积也使用减压、低压或等离子等真空方法，但真空镀膜一般是指通过物理方法沉积薄膜。真空镀膜有蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀膜三种形式。

蒸发涂层

一种物质通过加热蒸发而沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。这种方法首先由M. Faraday于1857年提出，现已成为现代常用的镀膜技术之一。蒸发镀膜设备结构如图1所示。

将金属、化合物等蒸发物质置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件如金属、陶瓷、塑料等基材置于坩埚前。将系统抽至高真空后，加热坩埚以蒸发其内容物。蒸发物质的原子或分子通过冷凝沉积在基板表面上。薄膜厚度可以从几百埃到几微米不等。膜厚由蒸发源的蒸发速率和时间（或电荷量）决定，并与源与基板的距离有关。对于大面积镀膜，常采用旋转基板或多个蒸发源来保证膜厚的均匀性。蒸发源到基板的距离应小于残留气体中蒸气分子的平均自由程，以避免蒸气分子与残留气体分子碰撞产生化学效应。蒸气分子的平均动能约为0.1～0.2电子伏特。

蒸发涂层的类型

蒸发源分为三种。 ①电阻加热源：用钨、钽等难熔金属制作舟箔或灯丝，通电加热其上方或置于坩埚中的蒸发材料（图1【蒸发镀膜设备示意图】

) 电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。 ②高频感应加热源：利用高频感应电流对坩埚和被蒸发材料进行加热。 ③电子束加热源：适用于蒸发温度高（不低于2000[618-1]）的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。

与其他真空镀膜方法相比，蒸发镀膜具有更高的沉积速率，可以镀覆不易热分解的元素和化合物薄膜。

为了沉积高纯度的单晶薄膜，可以使用分子束外延。生长掺杂GaAlAs单晶层的分子束外延装置如图2所示[分子束外延装置示意图

]。喷射炉配备分子束源。当它在超高真空下加热到一定温度时，炉内的元素以束状分子流的形式喷射到基板上。将基板加热到一定温度氧化铟里面掺锂的靶材，沉积在基板上的分子就会发生迁移，晶体按照基板的晶格顺序生长。分子束外延法可以获得所需化学计量比的高纯度化合物单晶薄膜，薄膜生长最慢，速度可控制在1单层/秒。通过控制挡板，可以精确地制造出所需成分和结构的单晶薄膜。分子束外延技术广泛用于制造各种光学集成器件和各种超晶格薄膜。

溅射镀膜

当用高能粒子轰击固体表面时，固体表面的粒子可以获得能量并从表面逸出沉积在基材上。溅射现象在 1870 年开始用于镀膜技术，1930 年后由于沉积速率的提高逐渐用于工业生产。常用的二极管溅射设备如图3所示[2

电极溅射示意图]。通常要沉积的材料由固定在阴极上的板、靶材制成。基板放置在阳极上，面向目标表面，距离目标几厘米。将系统抽至高真空后，通入10～1Pa的气体（通常为氩气），在阴极和阳极之间施加几千伏的电压，两极之间发生辉光放电。放电产生的正离子在电场的作用下飞向阴极，与靶表面的原子发生碰撞。通过碰撞从靶材表面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量范围为1至数十电子伏特。溅射的原子在衬底表面沉积一层薄膜。与蒸发镀膜不同，溅射镀膜不受薄膜材料熔点的限制，可以溅射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等难熔物质。溅射复合膜可以采用反应溅射法，即在Ar气中加入反应气体（O、N、HS、CH等），反应气体及其离子与靶原子或溅射原子反应生成化合物（如氧化物、氮、等）化合物等）并沉积在基板上。绝缘膜可以通过高频溅射来沉积。基板安装在接地电极上，绝缘靶安装在相对电极上。高频电源的一端接地，另一端通过匹配网络和隔直电容与装有绝缘靶的电极相连。高频电源接通后，高频电压不断改变极性。等离子体中的电子和正离子分别在电压的正负半周期撞击绝缘靶材。由于电子迁移率高于正离子氧化铟里面掺锂的靶材，绝缘靶材表面带负电，当达到动态平衡时，靶材处于负偏压，正离子对靶材的溅射继续进行。与非磁控溅射相比，使用磁控溅射可以将沉积速率提高近一个数量级。

离子镀

被蒸发物质的分子通过电子撞击被电离，然后以离子的形式沉积在固体表面，称为离子镀。该技术由 D. Metaux 在 1963 年提出。离子镀是真空蒸发和阴极溅射技术的结合。一种离子镀系统如图4所示【离子镀系统示意图】，以基板台为阴极，以外壳为阳极，充入惰性气体（如氩气）产生辉光放电。当从蒸发源蒸发的分子通过等离子体时发生电离。正离子通过衬底台的负电压加速到衬底表面。未电离的中性原子（约 95% 的蒸发材料）也沉积在基板表面或真空室壁上。电场对电离蒸气分子的加速作用（离子能量约为几百到几千电子伏特）和氩离子对基板的溅射清洗作用，大大提高了膜层的附着强度。离子镀工艺结合了蒸发（沉积速率高）和溅射（薄膜附着力好）的特点，并具有良好的衍射特性，可以镀覆形状复杂的工件。

光学镀膜材料

（纯度：99.9%-99.9999%）高纯氧化物

一氧化硅, SiO, 二氧化铪, HfO2, 二硼化铪, 三氯氧化铪, 二氧化锆, ZrO2, 二氧化钛, TiO2, 一氧化钛, TiO, 二氧化硅, SiO2, 三氧化钛, Ti2O3, 五氧化钛, Ti3O5, 五氧化二钽, Ta2O5, 五氧化二铌, Nb2O5, 三氧化二铝, Al2O3, 三氧化钪, Sc2O3, 三氧化铟, In2O3, 二钛酸镨, Pr(TiO3)2, 二氧化铈, CeO2, 氧化镁, MgO, 三氧化钨, WO3,氧化钐、Sm2O3、氧化钕、Nd2O3、氧化铋、Bi2O3、氧化镨、Pr6O11、氧化锑、Sb2O3、氧化钒、V2O5、氧化镍、NiO、氧化锌、ZnO、氧化铁、Fe2O3、氧化铬、Cr2O3、氧化铜、CuO等高纯氟化物

氟化镁、MgF2、氟化镱、YbF3、氟化钇、LaF3、氟化镝、DyF3、氟化钕、NdF3、氟化铒、ErF3、氟化钾、KF、氟化锶、SrF3、氟化钐、SmF3、氟化钠、NaF、氟化钡、BaF2、氟化铈、CeF3、氟化铅等高纯金属

高纯铝、高纯铝线、高纯铝丸、高纯铝片、高纯铝柱、高纯铜、高纯铜线、高纯铜片、高纯铜-纯铜粒、高纯铬、高纯铬粒、高纯铬粉、高纯铬块、铬条、高纯钴、高纯钴粒、高纯金、高纯金线, 高纯金片, 高纯金粒, 高纯银, 高纯银线, 高纯银粒, 高纯银片, 高纯纯铂, 高纯铂丝,高纯铪、高纯铪粉、高纯铪丝、高纯铪粒、高纯钨、高纯钨粒、高纯钼、高纯钼粒、高纯钼片, 高纯硅, 高纯单晶硅, 高纯多晶硅, 高纯锗, 高纯锗锰粒, 高纯锰, 高纯锰粒, 高纯钴, 高纯钴粒, 高纯铌, 高纯锡, 高纯锡粒, 高纯锡丝, 高纯钨, 高纯钨粒, 高纯锌, 高纯锌粒, 高纯钒, 高纯钒粒, 高纯铁, 高纯铁粒, 高纯铁粉, 高纯钛、高纯钛片、高纯钛粒、海面钛、高纯锆、高纯锆丝、海绵锆、碘化锆、高纯锆粒、高纯锆块、高纯碲,高纯碲粒,高纯锗,高纯镍,高纯镍丝,高纯镍片,高纯镍柱,高纯钽,高纯钽片,高纯钽丝, 高纯钽粒, 高纯镍铬丝, 高纯镍铬颗粒ain, 高纯镧, 高纯镨, 高纯钆, 高纯铈, 高纯铽, 高纯钬, 高纯钇, 高纯镱, 高纯铥, 高纯铼、高纯铑、高纯钯、高纯铱等混合物

氧化锆氧化钛混合物、氧化锆氧化钽混合物、氧化钛钽氧化物混合物、氧化锆氧化钇混合物、氧化钛铌氧化物混合物、氧化锆氧化铝混合物、氧化镁氧化铝混合物其他化合物例如氧化铟锡氧化物混合物、氧化锡氧化铟混合物、氟化铈氟化钙混合物等。

钛酸钡、BaTiO3、钛酸镨、PrTiO3、钛酸锶、SrTiO3、钛酸镧、LaTiO3、硫化锌、ZnS、冰晶石、Na3AlF6、硒化锌、ZnSe、硫化镉、硫化钼、硫化铜、二硅化钼。配件

钼片、钼舟、钽片、钨片、钨舟、钨丝。

溅射靶材

（纯度：99.9%-99.999%）金属靶

镍靶、镍靶、钛靶、钛靶、锌靶、锌靶、铬靶、铬靶、镁靶、镁靶、铌靶、铌靶、锡靶、锡靶、铝靶、铝靶, 铟靶, In 靶, 铁靶, Fe 靶, 锆铝靶, ZrAl 靶, 钛铝靶, TiAl 靶, 锆靶, Zr 靶, 硅靶, Si 靶, 铜靶, Cu 靶, 钽靶, Ta 靶, 锗靶, Ge 靶, 银靶, Ag 靶, 钴靶, Co 靶, 金靶, Au 靶, 钆靶, Gd 靶, 镧靶, La 靶, 钇靶, Y 靶, 铈靶, Ce 靶, 铪靶材、Hf靶材、钼靶材、Mo靶材、铁镍靶材、FeNi靶材、V靶材、W靶材、不锈钢靶材、镍铁靶材、铁钴靶材、镍铬靶材、铜铟镓靶材、铝硅靶材NiCr靶材等金属靶材。陶瓷靶材

2.陶瓷靶材

ITO靶材、AZO靶材、氧化镁靶材、氧化铁靶材、氧化铬靶材、氧化锌靶材、硫化锌靶材、硫化镉靶材、硫化钼靶材、二氧化硅靶材、一氧化硅靶材、氧化铈靶材、锆二氧化靶、五氧化二铌靶、二氧化钛靶、二氧化锆靶、二氧化铪靶、二硼化钛靶、二硼化锆靶、三氧化钨靶、氧化铝靶、五氧化二钽靶、五氧化二铌靶、氟化镁靶、氟化钇靶、氟化镁靶材、硒化锌靶材、氮化铝靶材、氮化硅靶材、氮化硼靶材、氮化钛靶材、碳化硅靶材、铌酸锂靶材、钛酸镨靶材、钛酸钡靶材、钛酸镧靶材、氧化镍靶材等陶瓷溅射靶材。