工科物理重点实验-镀膜.ppt

直流溅射法制备金属薄膜 实验目的 直接接触和认识薄膜材料 学会直流溅射法镀膜的原理和方法 学会制备干涉法测量膜厚的薄膜样品的方法 实验仪器 玻璃衬底 氩气 超声波清洗器 机械泵 SBC-12小型直流溅射仪(配有金靶,可以在较低的真空度下进行直流溅射) 数据记录 误差分析 1、仪器本身存在误差,使得对镀膜室抽真空时,其真空度不能达到2Pa以下,这样对氩气压强和溅射电流有影响,从而使计算结果出现误差. 2 、在镀膜过程中,相邻两次溅射时间少于30s,使沉积时间实际上不是所要求的时间,从而影响计算结果,导致误差. 结论 1、通过对实验现象的分析,在制备金属膜时,相邻两次溅射时间间隔不能少于30s.否则制出的膜不能使用. 2、通过对实验结果的分析,可知在镀膜时,提高薄膜沉积速率的方法:一是增大溅射电流,但不应超过12mA,以免烧坏设备;二是增大溅射电流,但也不宜过大,因为金靶和工作台之间的距离应保持在40~45mm,因此,阴极电压降不能超过相应的范围,即溅射电流不能过大. 薄膜计算经验公式: 沉积速率: 等离子体辉光放电中的电位随空间位置的变化关系 * * 实验原理 1、直流溅射制备金属薄膜 　　　在镀膜室中冲入氩气,利用直流电压产生辉光放电,由此形成的氩气离子和由它产生的快速中性离子(溅射粒子)以高速轰击金靶,靶材原子(溅射原子)被从金靶表面溅射出来,冷凝在衬底上,从而形成了薄膜.这种制膜方法称为溅射法.本实验采用直流溅射法,即利用直流电压产生的辉光放电. 　　　靶材和衬底之间电位的变化并不均匀,会产生阴极电压降,其大小取决于气体的种类和阴极材料. 2 、制备用干涉法测量金属薄膜厚度的样品 待测膜厚的薄膜样品要制成台阶状,台阶高度为待测膜厚d.薄膜样品其上表面应该具有很好的反光性,目的是为了观察到清晰的干涉条纹. 实验步骤 1、直流溅射制备金属薄膜 (1)调节金靶到工作台的距离(40~45mm). (2)清洗玻璃衬底. (3)抽真空.当真空度小于2Pa时,打开“针阀”向镀膜室充入氩气使其真空度达到3~4Pa. (4)设定好薄膜的制备时间. (5)先后按“试验” 、“启动”,金属薄膜沉积开始.随时通过对“针阀”的调节,使镀膜室的真空度稳定. (6)当“定时器”所设定的沉积时间达到后,溅射自动停止,完成了一次,溅射沉积.如需多次,重复(5)所述内容. (7)关闭“针阀”,关上“总电源开关”,提起“放气阀”,给镀膜室放入空气.打开上盖,取出薄膜样品. 2、干涉法测量膜厚样品的制备 (1)先在玻璃衬底上制备4min的金属膜. (2)将玻璃衬底的一半用玻璃片覆盖,另一半裸露, 用胶带把覆盖玻璃片固定在工作台上. (3)再次沉积金属膜,沉积时间为15min. (4)去掉覆盖玻璃片就获得了待测膜厚的金属薄膜样品 20.4 102 薄膜厚度/nm 5 5 溅射电流/mA 6.6 6.8 氩气压强/Pa 4 20 沉积时间/min 2 1 样品标号 数据处理 溅射距离4cm,直流电压V=1000v, K=0.17(氩气,金),K=0.37(氩气银), K=0.07(空气,金) 薄膜计算经验公式: 所以, 沉积速率