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真空鍍膜的現(xiàn)狀及發(fā)展
日期：2024-11-29 23:19
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摘要：
薄膜是一種物質(zhì)形態(tài)，它所使用的膜材料，可以是單質(zhì)元素或化合物，也可以是無機(jī)材料或有機(jī)材料。薄膜與塊狀物質(zhì)一樣，可以是單晶態(tài)的，多晶態(tài)的或非晶態(tài)的。近年來功能材料薄膜和復(fù)合薄膜也有很大發(fā)展。鍍膜及薄膜產(chǎn)品在工業(yè)上的應(yīng)用，尤其是在電子材料與元器件工業(yè)中占有及其重要的地位。
鍍膜方法可以分為氣相生成法，氧化法，離子注入法，擴(kuò)散法，電鍍法，涂布法，液相生長法等。氣相生成法又可分為物**相沉積法，化學(xué)氣相沉積法和放電聚合法等。
真空泵維修 ，蒸發(fā)，濺射鍍膜和離子鍍等通常稱為物**相沉積法，是基本的薄膜制備。它們都要求淀積薄膜的空間要有一定的真空度。所以，真空是薄膜制作的基礎(chǔ)，獲得并保持所需的真空環(huán)境，是鍍膜的必要條件。
真空系統(tǒng)的種類繁多。在實(shí)際工作中，必須根據(jù)自己的工作重點(diǎn)進(jìn)行選擇。典型的真空系統(tǒng)包括：獲得真空的設(shè)備（真空泵），待抽空的容器（真空室），測量真空的器具（真空計(jì)）以及必要的管道，閥門和其它附屬設(shè)備。
1 真空蒸發(fā)鍍膜法
真空蒸發(fā)鍍膜法是在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸汽流，入射到固體（稱為襯底或基片）表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法。真空蒸發(fā)鍍膜又可以分為下列幾種：
1．1 電阻蒸發(fā)源蒸鍍法
采用鉭，鉬，鎢等高熔點(diǎn)金屬，做成適當(dāng)形狀的蒸發(fā)源，其上裝入待蒸發(fā)材料，讓氣流通過，對(duì)蒸發(fā)材料進(jìn)行直接加熱蒸發(fā)，或者把待蒸發(fā)材料放入氧化鋁，氧化鈹?shù)熔徨佒羞M(jìn)行間接加熱蒸發(fā)，這就是電阻加熱蒸發(fā)法。
利用電阻加熱器加熱蒸發(fā)的鍍膜機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜，使用，可用于熔點(diǎn)不太高的材料的蒸發(fā)鍍膜，尤其適用于對(duì)鍍膜質(zhì)量要求不太高的大批量的生產(chǎn)中，迄今為止，在鍍鋁制鏡的生產(chǎn)中仍然大量使用著電阻加熱蒸發(fā)的工藝。
電阻加熱方式的缺點(diǎn)是：加熱所能達(dá)到的高溫度有限，加熱器的壽命液較短。近年來，為了提高加熱器的壽命，已采用壽命較長的氮化硼合成的導(dǎo)電陶瓷材料作為加熱器。據(jù)報(bào)道，可采用20％～30％的氮化硼和能與其相熔的耐火材料所組成的材料來制作坩鍋，并在表面涂上一層含62％～82％的鋯，其余為鋯硅合金材料。
1．2 電子束蒸發(fā)源蒸鍍法
將蒸發(fā)材料放入水冷鋼坩鍋中，直接利用電子束加熱，使蒸發(fā)材料氣化蒸發(fā)后凝結(jié)在基板表面成膜，是真空蒸發(fā)鍍膜中的一種重要的加熱方法和發(fā)展方向。電子束蒸發(fā)克服了一般電阻加熱蒸發(fā)的許多缺點(diǎn)，適合制作熔點(diǎn)薄膜材料和高純薄膜材料。
依靠電子束轟擊蒸發(fā)的真空蒸鍍，根據(jù)電子束蒸發(fā)源的形式不同，又可分為環(huán)形槍，直槍，e型槍和空心陰極電子槍等幾種。
環(huán)形槍是由環(huán)形的陰極來發(fā)射電子束，經(jīng)聚焦和偏轉(zhuǎn)后打在坩鍋內(nèi)使金屬材料蒸發(fā)。它的結(jié)構(gòu)較簡單，但是功率和效率都不高，基本上只是一種實(shí)驗(yàn)室用的設(shè)備，目前在生產(chǎn)型的裝置中已經(jīng)不再使用。
直槍是一種軸對(duì)稱的直線加速槍，電子從燈絲陰極發(fā)射，聚成細(xì)束，經(jīng)陽極加速后打在坩鍋中使鍍膜材料融化和蒸發(fā)。直槍的功率從幾百瓦至幾百千瓦的都有，有的可用于真空蒸發(fā)，有的可用于真空冶煉。直槍的缺點(diǎn)是蒸鍍的材料會(huì)污染槍體結(jié)構(gòu)，給運(yùn)行的穩(wěn)定性帶來困難，同時(shí)發(fā)射燈絲上逸出的鈉離子等也會(huì)引起膜層的污染，近由西德公司研究，在電子束的處設(shè)置偏轉(zhuǎn)磁場，并在燈絲部位制成一套獨(dú)立的抽氣系統(tǒng)而做成直槍的改進(jìn)形式，不但徹底干便了燈絲對(duì)膜的污染，而且還有利于提高槍的壽命。
e型電子槍，即270攝氏度偏轉(zhuǎn)的電子槍克服了直槍的缺點(diǎn)，是目前用的較多的電子束蒸發(fā)源之一。e型電子槍可以產(chǎn)生很多的功率密度，能融化高熔點(diǎn)的金屬，產(chǎn)生的蒸發(fā)粒子能量高，使膜層和基底結(jié)合牢固，成膜的質(zhì)量較好。缺點(diǎn)使電子槍要求較高的真空度，并需要使用負(fù)高壓，真空室內(nèi)要求有查壓板，這些造成了設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性差，不易維護(hù)，造價(jià)也較高。
鍍膜方法可以分為氣相生成法，氧化法，離子注入法，擴(kuò)散法，電鍍法，涂布法，液相生長法等。氣相生成法又可分為物**相沉積法，化學(xué)氣相沉積法和放電聚合法等。
真空泵維修 ，蒸發(fā)，濺射鍍膜和離子鍍等通常稱為物**相沉積法，是基本的薄膜制備。它們都要求淀積薄膜的空間要有一定的真空度。所以，真空是薄膜制作的基礎(chǔ)，獲得并保持所需的真空環(huán)境，是鍍膜的必要條件。
真空系統(tǒng)的種類繁多。在實(shí)際工作中，必須根據(jù)自己的工作重點(diǎn)進(jìn)行選擇。典型的真空系統(tǒng)包括：獲得真空的設(shè)備（真空泵），待抽空的容器（真空室），測量真空的器具（真空計(jì)）以及必要的管道，閥門和其它附屬設(shè)備。
1 真空蒸發(fā)鍍膜法
真空蒸發(fā)鍍膜法是在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸汽流，入射到固體（稱為襯底或基片）表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法。真空蒸發(fā)鍍膜又可以分為下列幾種：
1．1 電阻蒸發(fā)源蒸鍍法
采用鉭，鉬，鎢等高熔點(diǎn)金屬，做成適當(dāng)形狀的蒸發(fā)源，其上裝入待蒸發(fā)材料，讓氣流通過，對(duì)蒸發(fā)材料進(jìn)行直接加熱蒸發(fā)，或者把待蒸發(fā)材料放入氧化鋁，氧化鈹?shù)熔徨佒羞M(jìn)行間接加熱蒸發(fā)，這就是電阻加熱蒸發(fā)法。
利用電阻加熱器加熱蒸發(fā)的鍍膜機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜，使用，可用于熔點(diǎn)不太高的材料的蒸發(fā)鍍膜，尤其適用于對(duì)鍍膜質(zhì)量要求不太高的大批量的生產(chǎn)中，迄今為止，在鍍鋁制鏡的生產(chǎn)中仍然大量使用著電阻加熱蒸發(fā)的工藝。
電阻加熱方式的缺點(diǎn)是：加熱所能達(dá)到的高溫度有限，加熱器的壽命液較短。近年來，為了提高加熱器的壽命，已采用壽命較長的氮化硼合成的導(dǎo)電陶瓷材料作為加熱器。據(jù)報(bào)道，可采用20％～30％的氮化硼和能與其相熔的耐火材料所組成的材料來制作坩鍋，并在表面涂上一層含62％～82％的鋯，其余為鋯硅合金材料。
1．2 電子束蒸發(fā)源蒸鍍法
將蒸發(fā)材料放入水冷鋼坩鍋中，直接利用電子束加熱，使蒸發(fā)材料氣化蒸發(fā)后凝結(jié)在基板表面成膜，是真空蒸發(fā)鍍膜中的一種重要的加熱方法和發(fā)展方向。電子束蒸發(fā)克服了一般電阻加熱蒸發(fā)的許多缺點(diǎn)，適合制作熔點(diǎn)薄膜材料和高純薄膜材料。
依靠電子束轟擊蒸發(fā)的真空蒸鍍，根據(jù)電子束蒸發(fā)源的形式不同，又可分為環(huán)形槍，直槍，e型槍和空心陰極電子槍等幾種。
環(huán)形槍是由環(huán)形的陰極來發(fā)射電子束，經(jīng)聚焦和偏轉(zhuǎn)后打在坩鍋內(nèi)使金屬材料蒸發(fā)。它的結(jié)構(gòu)較簡單，但是功率和效率都不高，基本上只是一種實(shí)驗(yàn)室用的設(shè)備，目前在生產(chǎn)型的裝置中已經(jīng)不再使用。
直槍是一種軸對(duì)稱的直線加速槍，電子從燈絲陰極發(fā)射，聚成細(xì)束，經(jīng)陽極加速后打在坩鍋中使鍍膜材料融化和蒸發(fā)。直槍的功率從幾百瓦至幾百千瓦的都有，有的可用于真空蒸發(fā)，有的可用于真空冶煉。直槍的缺點(diǎn)是蒸鍍的材料會(huì)污染槍體結(jié)構(gòu)，給運(yùn)行的穩(wěn)定性帶來困難，同時(shí)發(fā)射燈絲上逸出的鈉離子等也會(huì)引起膜層的污染，近由西德公司研究，在電子束的處設(shè)置偏轉(zhuǎn)磁場，并在燈絲部位制成一套獨(dú)立的抽氣系統(tǒng)而做成直槍的改進(jìn)形式，不但徹底干便了燈絲對(duì)膜的污染，而且還有利于提高槍的壽命。
e型電子槍，即270攝氏度偏轉(zhuǎn)的電子槍克服了直槍的缺點(diǎn)，是目前用的較多的電子束蒸發(fā)源之一。e型電子槍可以產(chǎn)生很多的功率密度，能融化高熔點(diǎn)的金屬，產(chǎn)生的蒸發(fā)粒子能量高，使膜層和基底結(jié)合牢固，成膜的質(zhì)量較好。缺點(diǎn)使電子槍要求較高的真空度，并需要使用負(fù)高壓，真空室內(nèi)要求有查壓板，這些造成了設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性差，不易維護(hù)，造價(jià)也較高。
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