二单元薄膜制备技术基础1节.ppt

* * 优点：响应速度快 缺点：需要校正，对于不同的气体，常有不同的测量范围 * * 二、真空计的选择 低真空(atm ~10-4 Torr) 热偶，Pirani 真空计，膜片式真空计 高真空 电离规 Ion Gauge 剩余气体分析Residual Gas Analyzer （1）压强范围；（2）测量压强的类型，总压还是分压；（3）真空中的残余气体种类；（4）测量精度要求 1.热偶真空计: 20 ～10-3Torr 散热与气体压强相关 ?加热丝的温度与气体压强相关 用热偶测量加热丝的温度?压强 特点: (1)相对真空计 (2)与气体分子的热传导有关，有热惯性 (3)有一定的测压范围 (4)环境温度的变化不影响读数 三、几种典型的真空计 2.热阻真空计（100 ～10-4Torr） 散热与气体压强相关 ?加热丝的温度与气体压强相关 加热丝的电阻与温度相关用平衡 电桥测量加热丝的电阻?压强 特点: (1)相对真空计 (2)与气体分子的热传导有关 (3)有一定的测压范围 (4)环境温度的变化影响读数 热丝发射热电子 热电子加速并电离气体，离子被收集形成电流 电流与压强成正比 特点: (1)相对真空计 (2)一般用于测高真空系统的压强 (3)在一定的压强范围内，离子电流和P成线性关系(10-1 Pa~10-8Pa） (4)反应迅速，可实时连续测量压强变化 （5）测量的物理量与气压成线性 3.电离真空计 * 真空并非是没有物质的空间，在可能实现的最高真空条件下(10-19Torr)，仍有~102molecules/cm3 * * * * * 背底真空 表面覆盖度surface coverage, as a fraction of the maximum attainable surface coverage * * 背底真空 表面覆盖度surface coverage, as a fraction of the maximum attainable surface coverage θ * * 影响不同真空下的薄膜沉积，比如APCVD，LPCVD * * 在实际工作中估计流动状态 * * * * * * * * C越大，实际抽速越大, 与体积流量，设计的时候需要考虑管道和真空泵的搭配 * * * * * * * * * * * * * * 工作温度在20K的泵可以达到10-10 Torr 10K, 除H2/He/Ne的所有气体饱和蒸气压均低于10-22Torr 20K~80K, P(T) 10-9Torr 低温捕集：一种气体在另一种气体凝成的多孔性冷凝物上面或内部的吸附, 氩对氢的低温捕集 低温吸附：可将蒸气抽到远低于其饱和蒸气压的压强(H2/He/Ne);若单分子层覆盖很小，表面饱和蒸气压强可降低到蒸气自身的冷凝物上方饱和蒸气压的10-1 ~ 10-12倍 * 容器越大，越需要多个泵联合工作 * * 湿泵不适用于存在反应气体的腔体 * (4)泵抽速S 泵入口处单位时间抽入的气体体积 (6)泵的有效抽速（实际抽速） 当一个容器由一根管道连接到泵进行抽气时，在容器出口处的抽速。 (5)泵抽除量R 表征泵的抽气能力 R=P1S 实际抽速的计算： S=Q/P=截面积*流速 系统实际抽速 Q=Sp·Pr=S·P=C(P-Pr) 真空计的位置 p0, S0 p, S 实际压强要比测量压强高 （7）极限真空度 只考虑泵抽气过程总存在气体回流量Qp 净流量： 令Q=0,求出极限真空度 分离变量，积分得： 其中： Pi为真空室初始真空度（t=0） P0为真空室极限真空度（t→∞） Pt为真空室某一时刻真空度 第四节.抽真空和抽真空设备 一、 抽真空 是利用各种真空泵将被抽容器中的气体抽出，使该空间的压强低于一个大气压的过程。 可有多种方法实现抽真空 真空泵：抽真空的装置 3.抽真空和抽真空设备 二、真空泵 目前常用的真空泵主要有：旋转式机械真空泵、油扩散泵、复合分子泵、分子筛吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵和低温泵等。前三种属于气体传输泵，后四种属于气体捕获泵。 能使压力从一个大气压力开始变小，进行排气的泵常称为“前级泵”；另一些却只能从较低压力抽到更低压力，这些真空泵常称为“次级泵”。 （1）旋转式机械真空泵 机械泵：凡是利用机械运动以获得真空的泵，因用油来进行密封，所以属于有油类泵。 原理：利用机械力连续抽气、压缩排除气体。 工作过程： 气体从入口进入转子和定子之间 偏轴转子压缩空气并输送到出口 气体在出口累积到一定压强，喷出到大气 工作范围及特点： 大气压?10-3 torr