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真空镀膜

实验目的

掌握真空镀膜的原理和正确操作。

实验原理

薄膜材料制备及应用

薄膜材料的制备是材料科学的一个分支，薄膜制备大体上分为：

化学气相沉积(chemicalvapordeposition;CVD)

–借助空间气相化学反应在衬底表面上沉积固态薄膜。

物理气相沉积(physicalvapordeposition;PVD)

–用物理方法将源物质转移到气相中，在衬底表面上沉积固态薄膜。

主要包括：真空蒸发；溅射；分子束外延等方法。

其中，熔点低于2000K的金属才能用于蒸发镀膜，难熔金属应采用溅射法镀膜。另外，由于有些金

属会和蒸发源形成合金，故原则上每种镀材应有专用的蒸发源。

真空镀膜是将固体材料置于真空室内，在真空条件下，将固体材料加热蒸发，蒸发出来的原子或分

子能自由地弥布到容器的内部空间中。当把一些加工好的基板材料放在其中时，蒸发出来的原子或分子

就会吸附在基板上逐渐形成一层薄膜。真空镀膜有两种方法,一是蒸发,一是溅射。本实验采用蒸发的方

法，即在真空中把铝材加热蒸发，使其淀积在基片的表面上形成铝膜。

铝膜的优点和应用：

–与硅基片、SiO2层、玻璃及陶瓷基片有较好的附着力，不易脱落。

–电导率高，与N型、P型硅的接触势垒低，容易形成欧姆接触。

–对抗蚀剂的选择性好，容易光刻和采用活性离子刻蚀。

–与金丝、铝丝的可焊性好，适宜于热压焊和超声焊。

–铝膜对气体有较好的阻隔性。

–铝膜富有金属光泽，可作为装饰涂层。

–铝膜反射率较高，可遮挡紫外线，可作为防紫外涂层。

–高纯度铝成本底，易于蒸发或溅射，可获得高纯度的铝膜。

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真空系统(DM—300B镀膜机)

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蒸发源

蒸发源的形状如下图，大致有螺旋式(a)、篮式(b)、发叉式(c)和浅舟式(d)等

蒸发源选取原则

1有良好的热稳定性，化学性质不活泼，达到蒸发温度时加热器本身的蒸汽压要足够低。

2蒸发源的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度。加热器要有足够大的热容量。

3蒸发物质和蒸发源材料的互熔性必须很低，不易形成合金。

4要求线圈状蒸发源所用材料能与蒸发材料有良好的浸润，有较大的表面张力。

5对于不易制成丝状、或蒸发材料与丝状蒸发源的表面张力较小时，可采用舟状蒸发源。

实验简要步骤

1.清洗钨丝、载玻片和铝丝。

2检查钨丝的固定情况及处在钟罩内的电极的位置，并加入铝丝。

-2

3抽至真空度达1.5x10Pa以上,开始蒸发镀膜。

4镀膜完成后,处理真空机组的后续工作。

思考题

1扩散泵启动前必须要有机械泵提供的前级真空度几pa以上，否则就会使

(a)扩散泵不能正常工作(b)扩散泵抽速降低(c)扩散泵返油

2打开钟罩之前，必须充大气，这是为了

(a)用大气冷却基片(b)升钟罩时不损坏升降电机(c)大气可以保护钟罩

3我们使用的DM-300真空镀膜机，为什么在机械泵和扩散泵之间要加储气罐？

本实验重点

1．掌握DM-300B镀膜机的真空系统结构及正确操作

2．掌握好蒸发电流和蒸发时间（这是镀膜质量好坏的关键）。

本实验要点

1．基片样品的清洁处理制作

2．蒸发电流和蒸发时间的掌握，为避免蒸发材料跌落并清除杂质，开始宜缓慢升温，待蒸发材料

融化成液滴时再加大电流升温蒸发，直到将材料全部蒸发光，确保薄膜的质量。

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参考文献

吴应华等大学近代物理实验合肥中国科学技术大学出版社1992

图片：真空镀膜装置：DM-300镀膜机