文档介绍：薄膜材料的制备采用一定方法,使处于某种状态的一种或几种物质(原材料)的基团以物理或化学方式附着于衬底材料表面, 在衬底材料表面形成一层新的物质, 这层新物质就是薄膜。简而言之, 薄膜是由离子、原子或分子的沉积过程形成的二维材料。薄膜从物态来分类,分为气态, 液态, 固态; 从结晶态来分类, 分为非晶态和晶态, 晶态又分为多晶和单晶; 从化学角度来分类, 分为有机薄膜和无机薄膜。薄膜的一个重要参数是厚度, 厚度决定薄膜性能, 质量。通常膜厚小于数十微米, 一般在 1um 一下。薄膜材料及相关薄膜器件兴起于 20 世纪 60 年代。是新理论、高技术高度结晶的产物。主要的薄膜产品有光学薄膜、集成电路、太阳能电池、液晶显示膜、光盘、磁盘、刀具硬化膜、建筑镀膜制品、塑料金属化制品。薄膜材料与器件结合, 成为电子、信息、传感器、光学、太阳能等技术的核心基础。代表性的制备方法按物理、化学角度来分,有: 物理成膜和化学成膜,即 PVD 和 CVD 。物理气相沉积( Physical Vapor Deposition )即在真空条件下,用物理的方法, 将材料汽化成原子、分子或使其电离成离子, 并通过气相过程, 在材料或工件表面沉积一层具有某些特殊性能的薄膜。主要有蒸发沉积( 蒸镀) 、溅射沉积( 溅射) 和离子镀等。通常用于沉积薄膜和涂层,沉积膜层的厚度可从 10-1nm 级到 mm 级变化。 1. 真空蒸发镀膜: 真空蒸发镀膜是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华,使之在工件或基片表面析出的过程。在真空技术已取得很大发展的今天, 真空蒸镀是薄膜制造中用得最多最普遍的方法。真空蒸镀是指将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华, 使之在工件或基片表面析出的过程。这种方法的主要优点在于其操作方法和沉积参数的控制简单, 可以制得高纯薄膜。真空蒸镀的装置主要包括真空系统、蒸发系统、基片撑架、挡板和监控系统。在反应室的下部有一个由电阻加热的料舟,常用高熔点的金属如 Mo 、 Ta 等制成,原料置于料舟之中, 衬底置于反应室上部。蒸发沉积时利用真空泵将反应室抽成真空(<10 -4 Pa) ,然后用料舟将沉积材料加热,使之蒸发,沉积基片上。形成薄膜主要经过三个过程: 1) 通过一定加热方式使被蒸发材料受热蒸发或升华, 由固态或液态变成气态 2) 通过一定加热方式使被蒸发材料受热蒸发或升华, 由固态或液态变成气态 3) 通过粒子对衬底表面的碰撞, 衬底表面对粒子的吸附以及在表面的迁移完成成核与生长过程。是一个以能量转换为主的过程。主要优点有操作方便, 沉积参数易于控制; 制膜纯度高, 可用于薄膜性质研究; 可在电镜监测下镀膜, 对薄膜生长过程和生长机理进行研究; 膜沉积速率快还可以多块同时蒸镀;沉积温度较高,膜与基片的结合强度不高。 2. 溅射成膜溅射是指荷能粒子( 如正离子) 轰击靶材,使靶材表面原子或原子团逸出的现象。逸出的原子在工件表面形成与靶材表面成分相同的薄膜。溅射和蒸发都是在真空中进行的,蒸发制模是将材料加热气化, 而溅射制模是用离子轰击靶材, 将其原子打出。相比较之下, 溅射的条件较蒸发要复杂些, 沉积参数的控制也要难一些, 因此应用不如蒸发普遍。但是, 溅射技术也有比蒸发优越的地方, 例如不存在膜材的分馏, 不需加热至高温就能沉积耐热合金膜, 可以通过向真空系统中添加