真空鍍膜設備主要指一類需要在較高真空度下進行的鍍膜,具體包括很多種類,包括真空離子蒸發(fā),磁控濺射,MBE分子束外延,PLD激光濺射沉積等很多種。主要思路是分成蒸發(fā)和濺射兩種。
蒸發(fā)鍍膜一般是加熱靶材使表面組分以原子團或離子形式被蒸發(fā)出來,并且沉降在基片表面,通過成膜過程(散點-島狀結(jié)構(gòu)-迷走結(jié)構(gòu)-層狀生長)形成薄膜。 對于濺射類鍍膜,可以簡單理解為利用電子或高能激光轟擊靶材,并使表面組分以原子團或離子形式被濺射出來,并且最終沉積在基片表面,經(jīng)歷成膜過蒸發(fā)鍍膜設備+所鍍產(chǎn)品圖蒸發(fā)鍍膜設備+所鍍產(chǎn)品圖程,最終形成薄膜。
蒸鍍儀常用的蒸發(fā)源有以下幾種:
1、電阻式蒸發(fā)源
采用高熔點金屬做成合適的形狀(如加熱絲、加熱舟、坩堝、盒狀源等)裝上待蒸發(fā)材料,對政法材料進行直接加熱蒸發(fā)。采用這種蒸發(fā)源的時候,對蒸發(fā)材料有以下幾點要求:
(1) 蒸發(fā)源材料的自身熔點要高;
(2) 飽和蒸汽壓要低;
(3) 化學性能要穩(wěn)定,且具有良好的耐熱性,熱源變化時,功率密度變化較??;
(4) 成本低;
(5) 蒸發(fā)源對膜材料的“濕潤性”好。
電阻式蒸發(fā)源具有以下有點:第一,結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、造價低廉,因此使用普遍;第二,常用來蒸發(fā)蒸發(fā)溫度小于1500℃的鋁、金、銀等金屬,蒸發(fā)一些硫化物、氟化物和某些氧化物。
2、電子束加熱蒸發(fā)源
根據(jù)電子束蒸發(fā)源的形式不同,可以分為:環(huán)形槍、直槍、e型槍和空心陰極電子槍幾種。其具有以下優(yōu)點:
(1) 與電阻加熱源相比可以減少污染;
(2) 能量集中,使膜料局部表面受到很高的溫度, 而其它部分的溫度低。因而,可使高熔點(可以高達3000℃)的材料蒸發(fā), 且有較高的蒸發(fā)速率;
(3) 可以準確、方便地控制蒸發(fā)溫度;
(4) 有較大的溫度調(diào)節(jié)范圍,對高、低熔點的膜料都適用,適用性寬,特別適合蒸鍍?nèi)埸c高達 2000℃左右的氧化物。
缺點:
(1) 通常蒸鍍的膜層較?。?/div>
(2) 蒸鍍的薄膜組分復雜。
3、激光蒸發(fā)源
通過聚焦可使激光束功率密度達到106W/cm2 以上,它是以無接觸加熱的方式使膜料迅速氣化,然后淀積在基片上形成薄膜的方法。使用高功率的連續(xù)或脈沖激光束作為能源進行薄膜的蒸發(fā)沉積的方法被稱為激光沉積法。
優(yōu)點:
(1) 能蒸發(fā)任何高熔點材料,可以蒸發(fā)各種材料,且獲得很高的蒸發(fā)速率;
(2) 與電阻加熱蒸發(fā)源相比可以減少鍍膜受污染;
(3) 非常適合于蒸發(fā)化合物或合金;
(4) 與電子束蒸發(fā)源相比,它避免了電子束蒸發(fā)膜面帶電的缺點。
缺點:
(1) 長時間工作,激光進入鐘罩窗口處的透鏡會受到影響;
(2) 激光蒸發(fā)器較昂貴,且并非對所有材料都顯示其*性;
(3) 由于蒸發(fā)材料溫度太高,蒸發(fā)粒子(原子、分子、簇團等)多易離子化,從而會對膜結(jié)構(gòu)和特性產(chǎn)生一定影響。
4、高頻感應蒸發(fā)源
優(yōu)點:
(1) 它是面蒸發(fā),蒸發(fā)速率大,可以比電阻蒸發(fā)源大10倍左右;
(2) 蒸發(fā)源的溫度均勻穩(wěn)定,不易產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象;
(3) 蒸發(fā)源一次裝料,無需送料機構(gòu),溫度控制較容易,操作比較簡單。
缺點:
(1) 因為接觸易造成污染;
(2) 只能蒸發(fā)導電的膜料;
(3) 設備必須屏蔽,且需要復雜和昂貴的高頻發(fā)生器。