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* 第十一章 气相沉积 物理气相沉积（真空镀） 蒸发镀 溅射镀 离子镀 真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到镀件表面上的方法。 化学气相沉积（气相镀） 一定温度下，混合气体与基体的表面相互作用，在基体上形成固态薄膜或镀层的方法。 等离子体辅助化学气相沉积 激光化学气相沉积 二、物理气相沉积（PVD） 1、气相沉积的基本过程 ①气相物质的产生 ※使镀料加热蒸发，称蒸发镀膜； ※用一定能量的离子轰击靶材（镀料），击出镀料原子，称溅射镀膜。 ②气相物质的输送 要求在真空中进行，避免气体碰撞妨碍气相镀料到达基片。 ③气相物质的沉积 根据凝聚条件的不同，可形成非晶态膜、多晶膜或单晶膜。 2、蒸发镀膜 （1）原理 真空环境中，将材料加热熔化后蒸发（或升华），大量原子、分子、原子团离开熔体表面，凝结在衬底（被镀件）表面上形成镀膜。 （2）蒸镀方法 ①电阻加热蒸镀 用大电流通过蒸发源，加热待镀材料，使其蒸发。 ②电子束加热蒸镀 用高能电子束轰击蒸发物质的表面，是其加热蒸发。 ③合金膜的镀制 由隔开的几个坩锅组成，坩锅数量按合金元素的多少来确定，蒸发后几种组元同时凝聚成膜。 ④化合物的镀制 一些化合物，可以采用蒸镀。另一途径是采用反应镀。 2Ti＋C2H2→2TiC＋H2 ⑤分子束外延 在单晶基体上成长出同类单晶体（同质外延），或成长出具有共格或半共格联系的异类单晶体（异质外延）。 （3）蒸镀用途 用于结合强度要求不高的某些功能膜。 蒸镀纯金属膜中，90％是铝膜。 ※铝膜在整个光谱区内具有极高的反射率； ※制镜工业中已经广泛采用蒸镀，以铝代银，节约贵重金属； ※集成电路：镀铝进行金属化，然后再刻蚀出导线 ※双面蒸镀铝的薄钢板可代替镀锡的马口铁制造罐头盒。 3、溅射镀膜 在真空室中，带有能量的粒子轰击靶材（膜材）表面，产生溅射现象，通过粒子动量传递打出靶材中的原子及其他粒子，并使其沉积在工件上形成薄膜的技术。 幕墙玻璃称为热反射玻璃 基本功能：使阳光中的可见光部分通过，红外和远红外部分被反射。 在真空室中，利用离子束轰击靶表面，使溅射出的粒子在基片表面成膜，称为离子束溅射。 在真空室中，利用低压气体放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶表面，并使溅射出的粒子堆积在基片上。 溅射镀膜 （1）离子溅射机理 入射离子轰击靶面，引起靶中原子运动。 ★有些原子获得能量后从晶格处移位，克服了表面势垒直接发生溅射； ★不能脱离晶格的，只在原位振动并波及周围原子，使靶温升高； ★有些原子获得足够能量后产生一次反冲，使近邻原子碰撞移位，进而反冲继续，产生高次反冲，原子嵌入晶格间隙造成材料辐射损伤。 （2）溅射方法 ①直流二极溅射 阴极：被溅射靶 阳极：成膜的基片及其固定架 特点： ※结构简单，控制方便 ※膜层有沾污 ※沉积速率低，不易得厚膜 ※ 基片温升过高。 接通电源，阴极靶上的负高压在两极间产生辉光放电，建立等离子区， 带正电的氩离子，加速轰击阴极靶，使靶物质表面溅射，以分子或原子状态沉积在基片表面，形成靶材料的薄膜。 ②四极溅射 ※称等离子孤柱溅射。 在二极溅射靶和基板垂直的位置上，分别放置热阴极和辅助阳极，其间形成低电压、大电流的等离子体弧柱，电子碰撞气体电离，产生大量离子。 ③射频溅射 在射频电源交变电场作用下，频率为13.56MHz，气体中的电子随之发生振荡，并使气体电离为等离子体。 当加射频电压， ◎在射频电压正半周内，靶表面吸收电子； ◎在负半周，靶吸收离子，其值远小于电子流； ◎靶表面积累负电荷。离子射向绝缘体靶的表面发生溅射现象； ◎此时靶表面的电位上升缓慢，到下一个正半周又重复上述的过程。 溅射条件：a）建立与电场垂直的磁场； b）磁场方向与阴极表面平行，并组成环形磁场。 磁控溅射原理 ★在阴极靶后面设置磁铁 ★二次电子加速飞向基体时，受磁场的洛仑兹力作用，以摆线和螺旋线状的形式作圆周运动。 ④磁控溅射 特点：▲ 在阴极靶面上有一环形磁场，控制二次电子运动 ▲ 基体的温升较低 ★二次电子的运动路径很长，在靠近靶表面的等离子体区域，频繁碰撞电离出大量Ar＋，轰击靶材，实现高速率溅射。 ★电子经数次碰撞后能量逐渐降低，基体的温升较低。 3、离子镀膜 （1）离子镀原理 在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被