蒸发镀膜：制备薄膜的核心技术

2024-04-08 点击数：

什么是蒸发镀膜

真空蒸发镀膜是指在真空条件下，通过蒸发源加热蒸发某种物质使其沉积在基板材料表面来获得薄膜的一种技术。被蒸发的物质被称为蒸镀材料。由于真空蒸发法或真空蒸镀法主要物理过程是通过加热蒸发材料而产生，所以又称热蒸发法或者热蒸镀，所配套的设备称之为热蒸发真空镀膜机。

蒸发镀膜是PVD真空镀膜方式的一种，其特点是在真空条件下，材料蒸发并在玻璃表面上凝结成膜，再经高温热处理后，在玻璃表面形成附着力很强的膜层。溅射镀膜和蒸发镀膜是目前最主流的两种 PVD 镀膜方式。

蒸发镀膜的原理

真空蒸发镀膜系统一般由三个部分组成：真空室、蒸发源或蒸发加热装置、放置基板及给基板加热装置。将膜材置于真空镀膜室内，通过蒸发源加热使其蒸发，当蒸发分子的平均自由程大于真空镀膜室的线性尺寸时，蒸汽的原子和分子从蒸发源表面逸出后，在飞向基片表面过程中很少受到其他粒子（主要是残余气体分子）的碰撞阻碍，可直接到达被镀的基片表面，由于基片温度较低，便凝结其上而成膜，为了提高蒸发分子与基片的附着力，对基片进行适当的加热是必要的。为使蒸发镀膜顺利进行，应具备蒸发过程中的真空条件和制膜过程中的蒸发条件。

将基片放入真空室内，以电阻、电子束、激光等方法加热膜料，使膜料蒸发或升华，气化为具有一定能量（0.1～0.3eV）的粒子（原子、分子或原子团）。气态粒子以基本无碰撞的直线运动飞速传送至基片，到达基片表面的粒子一部分被反射，另一部分吸附在基片上并发生表面扩散，沉积原子之间产生二维碰撞，形成簇团，有的可能在表面短时停留后又蒸发。粒子簇团不断地与扩散粒子相碰撞，或吸附单粒子，或放出单粒子。此过程反复进行，当聚集的粒子数超过某一临界值时就变为稳定的核，再继续吸附扩散粒子而逐步长大，最终通过相邻稳定核的接触、合并，形成连续薄膜。

其优点操作比较简单，制成的薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制；成膜速率快，效率高；薄膜的生长机理比较简单；

常见蒸镀材料及蒸发装置选择

蒸镀材料种类：按照化学成分主要可以分为金属/非金属颗粒蒸发料、氧化物蒸发料、氟化物蒸发料等。

金属及非金属颗粒：铝蒸发料、镍蒸发料、铜蒸发料、银蒸发料、钛蒸发料、硅蒸发料、钒蒸发料、镁蒸发料、锡蒸发料、铬蒸发料、铟蒸发料、银铜蒸发料、金蒸发料、微晶银粉等。

氧化物：钛钽合金、锆钛合金、硅铝合金、三氧化二铝、二氧化锆、五氧化三钛、石英环、石英片、氧化铒、钛酸镧等

氟化物：氟化镁、氟化镝、氟化镧等。

常见蒸镀材料及蒸发装置选择

（1）镀膜及被镀材料范围广泛，金属及其合金，陶瓷，有机物等均可以通过蒸镀得到各种薄膜或者介质膜。

（2）镀膜过程精确可控，可对膜厚进行比较精确的控制和测量，从而保证了膜厚均匀性。

（3）镀膜过程可以连续化，大大提高产品产量。

（4）蒸镀所得膜附着力强，纯度高，密实性好，表面光亮。其机械性能和化学性能远远高于电镀膜和化学膜。

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