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如何保證真空鍍膜設備的鍍膜均勻性
發(fā)布時間:2014-07-21 瀏覽:4595 次

  真空鍍膜過程非常復雜,由于鍍膜原理的不同分為很多種類,僅僅因為都需要高真空度而擁有統(tǒng)一名稱。

  薄膜均勻性的理論常識:

  1.厚度上的均勻性,又可以理解為粗糙度,在光學薄膜的尺度上看(也就是1/10波長作為單位,約為100A),真空鍍膜的均勻性已經(jīng)相當好,可以輕松將粗糙度控制在可見光波長的1/10范圍內(nèi),也就是說對于薄膜的光學特性來說,真空鍍膜沒有任何障礙。

  如果是指原子層尺度上的均勻度,也就是說要實現(xiàn)10A甚至1A的表面平整,是現(xiàn)在真空鍍膜中主要的技術(shù)含量與技術(shù)瓶頸所在.因此具體控制因素下面會根據(jù)不同鍍膜給出詳細解釋。

  2.化學組分上的均勻性:

  就是說在薄膜中,化合物的原子組分會由于尺度過小而很容易的產(chǎn)生不均勻特性,SiTiO3薄膜,如果鍍膜過程不科學,那么實際表面的組分并不是SiTiO3,而可能是其他的比例,鍍的膜并非是想要的膜的化學成分,這也是真空鍍膜的技術(shù)含量所在。

  3.晶格有序度的均勻性:

  這決定了薄膜是單晶,多晶,非晶,是真空鍍膜技術(shù)中的熱點問題,具體有以下幾點。

  真空鍍膜主要可以分為二大類:

  蒸發(fā)沉積鍍膜濺射沉積鍍膜,具體則包括很多種類,包括真空離子蒸發(fā),磁控濺射,MBE分子束外延,溶膠凝膠法等等

  一、對于蒸發(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。

  厚度均勻性主要取決于:

  1、基片材料與靶材的晶格匹配程度

  2、基片表面溫度

  3、蒸發(fā)功率,速率

  4、真空度

  5、鍍膜時間,厚度大小。

  組分均勻性:

  蒸發(fā)鍍膜組分均勻性不是很容易保證,具體可以調(diào)控的因素同上,但是由于原理所限,對于非單一組分鍍膜,蒸發(fā)鍍膜的組分均勻性不好。

  晶向均勻性受以下幾點影響:

  1、晶格匹配度

  2、基片溫度

  3、蒸發(fā)速率

  二、.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)歷成膜過程,最終形成薄膜。

  濺射鍍膜又分為很多種,總體看,與蒸發(fā)鍍膜的不同點在于濺射速率將成為主要參數(shù)之一。

  濺射鍍膜中的激光濺射鍍膜,組分均勻性容易保持,而原子尺度的厚度均勻性相對較差(因為是脈沖濺射),晶向(外沿)生長的控制也比較一般。

  因素主要有:靶材與基片的晶格匹配程度、鍍膜氛圍(低壓氣體氛圍)、基片溫度、激光器功率、脈沖頻率、濺射時間。對于不同的濺射材料和基片,最佳

  參數(shù)需要實驗確定,是各不相同的,鍍膜設備的好壞主要在于能否精確控溫,能否保證好的真空度,能否保證好的真空腔清潔度。MBE分子束外沿鍍膜技術(shù),已經(jīng)

  比較好的解決了如上所屬的問題,但是基本用于實驗研究,工業(yè)生產(chǎn)上比較常用的一體式鍍膜機主要以離子蒸發(fā)鍍膜和磁控濺射鍍膜為主。

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