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第二章真空蒸发镀膜法

第二章真空蒸发镀膜法

§2-1真空蒸发原理

§2-2蒸发源的蒸发特性及膜厚分布

§2-3蒸发源的类型

§2-4合金及化合物的蒸发

§2-5膜厚和淀积速率的测量与监控

整理课件1

真空蒸发镀膜法〔简称真空蒸镀〕

在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材

料，使其原子或分子从外表气化逸出，形成蒸气流，

入射到固体〔称为衬底或基片〕外表，凝结形成固态

薄膜的方法。

由于真空蒸发法或真空蒸镀法主要物理过程是通

过加热蒸发材料而产生，所以又称为热蒸发法。

整理课件2

§2-1真空蒸发原理

§2-1真空蒸发原理

一、真空蒸发的特点与蒸发过程

图2-1真空蒸发镀膜原理

整理课件3

(1)真空室为蒸发过程提供必要的真空环境；

(2)蒸发源或蒸发加热器放置蒸发材料并对其加热；

(3)基板用于接收蒸发物质并在其外表形成固态蒸

发

薄膜；

(4)基板加热器及测温器等。

1.真空蒸发镀膜法的优缺点：

优点：是设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯

度高、质量好，厚度可较准确控制；成膜速率快、

效率高，用掩膜可以获得清晰图形；薄膜的生长

机理比较单纯。

缺点：不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在

基板上的附着力较小，工艺重复性不够好等。

整理课件4

2.真空蒸发镀膜的三种根本过程：

(1)热蒸发过程

是由凝聚相转变为气相〔固相或液相→气相〕的

相变过程。每种蒸发物质在不同温度时有不相同的饱

和蒸气压；蒸发化合物时，其组分之间发生反响，其

中有些组分以气态或蒸气进入蒸发空间。

(2)气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这

些粒子在环境气氛中的飞行过程。

飞行过程中与真空室内剩余气体分子发生碰撞的

次数，取决于蒸发原子的平均自由程及蒸发源到基片

之间的距离，常称源—基距。

(3)蒸发原子或分子在基片外表上的淀积过程，

即是蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。

整理课件5

由于基板温度远低于蒸发源温度，因此，沉积物

分子在基板外表将直接发生从气相到固相的相转变。

真空蒸发镀膜时保证真空条件的必要性：

上述过程都必须在空气非常稀薄的真空环境中进

行，否那么将发生以下情况：

1.蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞，使膜层

受到严重污染，甚至形成氧化物；

2.蒸发源被加热氧化烧毁；

3.由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄

膜。

整理课件6

二、饱和蒸气压和蒸汽压方程

1．饱和蒸汽压

一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸气与固体

液体平衡过程中所表现的压力称为该物质的饱和蒸气

压。

物质的饱和蒸气压随温度的上升而增大，在一

定温度下，各种物质的饱和蒸气压不相同，且具有恒

定的数值。即一定的饱和蒸气压必定对应一定的物质

的温度。饱和蒸汽压表征了物质的蒸发能力。

已经规定物质在饱和蒸气压为10-2托时的温度，

称为该物质的蒸发温度。

2．蒸汽压方程

饱和蒸气压Pv与温度T之间的