文档介绍：真空镀膜
学院数理与信息工程学院
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摘要:通过本实验,我们温习了真空的特点、获得和测量,学习掌握真空蒸发镀膜的基本原理,通过热蒸发法用金属锡为材料对基底玻片表面进行了镀膜。
关键词:真空真空镀膜实验步骤
0 引言:
真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术,是表面工程技术领域的重要组成部分。
真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜,从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源的作用。1950年后,真空获得和测量取得的进展推动了真空镀膜技术迅速实现产业化,使薄膜技术获得腾飞。20世纪70年代各种真空镀膜技术的应用全面实现产业化。目前真空镀膜技术已在国民经济各个领域得到应用,如航空、航天、电子、信息、机械、石油、化工、环保、军事等领域。它在高技术产业化的发展中展现出了诱人的市场前景,被誉为最具有发展前途的重要技术之一。本次实验,我们在真空的获得和测量的基础上,进一步学习掌握了真空热蒸发法镀膜,大致掌握其技术要领,分析镀膜情况。
实验原理
关于真空的获得和测量已在上个学期的实验中了解过,在此就不在赘述。
真空镀膜是在真空室中进行的,当需要蒸发的材料加热到一定温度时,材料中分子或原子的热振动能量可增大到足以克服表面的束缚能。于是大量分子或原子从液态或直接从固态汽化。当蒸汽粒子遇到温度较低的工件表面时,就会在被镀工件表面沉积一层薄膜。要使玻璃表面在真空室中镀上一层厚度均匀的膜,为此对玻璃的表面就有一定的要求,比如清洁,没有油污等。
在真空条件下可减少蒸发材料的原子、分子在飞向制品过程中和其他分子的碰撞,减少气体中的活性分子和蒸发源材料间的化学反应(如氧化等),从而提供膜层的致密度、纯度、沉积速率和与附着力。通常真空蒸镀要求成膜室内压力等于或低于10-2Pa,对于蒸发源与被镀制品和薄膜质量要求很高的场合,则要求压力更低(10-5Pa)。
镀膜方式
真空镀膜按其方式不同可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和现代发展起来的离子镀膜。这里用真空蒸发镀膜技术。蒸发镀膜是通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面。,现代已成为常用镀膜技术之一。
在一定的温度下,每种液体或固体都有特定的平衡蒸汽压。只有当环境中被蒸发物质的分压降低到它们的平衡蒸汽压以下,才可能有物质的蒸发。由于物质的平衡蒸汽压随温度上升增加很快,因而对物质的蒸发速率影响最大的因素是蒸发源的温度。
在真空中,气体分子密度低,在某些情况下,真空可以近似地看作没有气体“污染”的空间。真空中,气体分子或带电粒子的平均自由程为:
气体的自由程与真空度成正比。要求气体分子的自由程是源到基体距离的2~3倍。所以为了使蒸汽分子以射线状从蒸发源到基体发射,提高蒸发材料的利用率,要求真空度足够高。如果没有足够的真空度,真空室内的残余气体可能很可观,尤其是氧等气体分子容易被吸附后改变膜层结构和成分。
镀膜过程
真空蒸发镀膜主要包括以下几个物理过程:
①采用各种形式的热能转换方式,使镀膜材料蒸发或升华,成为具有一定能量(~)的气态粒子(原子、分子或原子团);