《真空镀膜技术》实验指导书（全）.doc

《真空镀膜技术与设备》指导书课程编号:课程名称:真空镀膜技术与设备实验一真空蒸法镀膜实验一、实验目的与要求1)进一步掌握真空蒸发镀膜机结构特点;2)进一步掌握真空蒸发镀膜物理过程;3)初步掌握真空蒸发镀膜操作技术;4)了解影响真空蒸发镀膜厚的因素。二、D-500BD超高真空镀膜机一台,真空系统见示意图1;D-500BD镀膜机真空系统示意图1-真空蒸发器;2-超高真空阀;3-液氮冷阱;4-复合式钛泵;5-油扩散泵阀;6-水冷却挡板;7-油扩散泵;8-高真空硅管;9-真空管道阀门;10-机械泵2)原材料:***、NaOH、钨丝Φ1~15mm、铝丝、银丝、玻璃片、镊子等。三、实验原理某物质在封闭空间中,温度为T[K]时的饱和蒸汽压Pv为(1)式中:——汽化潜热;——常数;——气体常数;——绝对温度。当饱和蒸汽压为18Pa时,该物质的温度就称为该物质的蒸发温度。当物质被加热至蒸发温度时,该物质就会以一定的蒸发速率不断地向空间蒸发,同时蒸发出的原子(或分子)也以一定的速率凝结回到原物质上。在压力为P的真空中,单位时间因蒸发而离开单位固体表面的质量蒸发速率为(2)式中:——单位时间蒸发离开固体表面的质量蒸发速率,——克分子质量,——凝结系数。在压力小于10-3Pa真空环境中因PV>>P,蒸发出的分子中相互碰撞和返回蒸发源的分子是可以忽略的,即蒸发出的分子全部凝聚在蒸着面上,其质量蒸发速率为(3)由于基片表面的温度低于蒸发的气相分子的临界温度,所以气相分子到达基片表面就会产生吸附和凝聚,即形核。随着后续膜材原子的到达,形成的核将不断长大,并相互连结形成薄膜。为了在基片表面上形成几百A~几微米厚的薄膜,必须将蒸发材料加热至蒸发温度。常用的加热方法有电阻加热、电子束加热、高频感应加热、电弧加热、激光加热等加热方式。本实验采用最常用、最方便的电阻加热法。四、试验操作与步骤1)首先熟悉真空系统结构和操作程序;2)将清洗干净并被烘干的蒸发电阻加热器安装到位;3)将清洗干净和烘干的铝丝或银丝,玻璃片安装好;4)关好真空钟罩,开启机械泵15分钟后,测量真空度大于4Pa,接通扩散泵冷却水,开启油扩散泵,当真空度1×10-2~5×10-3就可以进行真空蒸发实验;5)打开蒸发电源,逐步加高真空电阻丝或银丝加热电压,并从观察窗观看蒸发铝丝或银丝是否溶化,当铝丝溶化后形成铝球,应立即停止升压,这是铝开始大量蒸发,打开挡板,大量铝原子被蒸发到玻璃板上,时间控制在30s~120s之间;6)用同样的方法进行蒸银实验。7)待钟罩冷却后,钟罩放大气,取出被蒸玻璃样品,并观察其结果。8)先关去扩散泵电源,(一般不能小于30分钟)待泵冷却后,再关掉扩散泵冷却水和机械电源,同时放大气。五、实验报告1)真空蒸发式镀膜的原理2)画出真空系统示意图3)写明操作步骤4)蒸发源及蒸发材料5)实验结果及其分析六、思考题1)真空度对蒸镀有何影响?为什么压力较高时无法镀膜?2)蒸发镀膜可以采用哪几种蒸发源?各有哪些优缺点?实验二磁控溅射镀膜实验一、实验目的与要求1)了解磁控溅射镀膜机结构特点;2)进一步理解真空磁控溅射镀膜的物理过程;3)初步掌握真空磁控溅射镀膜操作过程;4)能够分析各工艺参数对磁控溅射镀膜过程的影响。二、实验设备与工具1)JGP450型超高真空磁控溅射镀膜机一台,其原理图如下: