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如何保证真空镀膜机的镀膜均匀性

2020-10-15

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             镀膜技术有很多种,常见的有磁控溅射、电阻蒸发镀膜、多弧离子镀膜这几种,镀的工件不一样,使用的镀膜技术不一样,大家都知道镀膜原理、流程都是很复杂的,包括镀完膜层后,膜的均匀性怎么把控,如何能保证真空镀膜机的镀膜膜层均匀性,这是大家经常疑惑的问题,下面汇成真空小编为大家详细介绍一下,希望能帮助到大家:


真空镀膜机

       薄膜均匀性的理论常识:
       1.厚度上的均匀性,又可以理解为粗糙度,在光学薄膜的尺度上看(也就是1/10波长作为单位,约为100A),真空镀膜的均匀性已经相当好,可以轻松将粗糙度控制在可见光波长的1/10范围内,也就是说对于薄膜的光学特性来说,真空镀膜没有任何障碍。
如果是指原子层尺度上的均匀度,也就是说要实现10A甚至1A的表面平整,是现在真空镀膜中主要的技术含量与技术瓶颈所在.因此具体控制因素下面会根据不同镀膜给出详细解释。
       2.化学组分上的均匀性:
       就是说在薄膜中,化合物的原子组分会由于尺度过小而很容易的产生不均匀特性,SiTiO3薄膜,如果镀膜过程不科学,那么实际表面的组分并不是SiTiO3,而可能是其他的比例,镀的膜并非是想要的膜的化学成分,这也是真空镀膜的技术含量所在。
       3.晶格有序度的均匀性:
       这决定了薄膜是单晶,多晶,非晶,是真空镀膜技术中的热点问题,具体有以下几点。
       真空镀膜主要可以分为二大类:
       蒸发沉积镀膜和溅射沉积镀膜,具体则包括很多种类,包括真空离子蒸发,磁控溅射,MBE分子束外延,溶胶凝胶法等等
       一、对于蒸发镀膜:
       一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来,并且沉降在基片表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。
       厚度均匀性主要取决于:
       1、基片材料与靶材的晶格匹配程度
       2、基片表面温度
       3、蒸发功率,速率
       4、真空度
       5、镀膜时间,厚度大小。
       组分均匀性:
       蒸发镀膜组分均匀性不是很容易保证,具体可以调控的因素同上,但是由于原理所限,对于非单一组分镀膜,蒸发镀膜的组分均匀性不好。
       晶向均匀性受以下几点影响:
       1、晶格匹配度
       2、基片温度
       3、蒸发速率
       二、.对于溅射类镀膜,可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并且最终沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜。
       溅射镀膜又分为很多种,总体看,与蒸发镀膜的不同点在于溅射速率将成为主要参数之一。
       溅射镀膜中的激光溅射镀膜,组分均匀性容易保持,而原子尺度的厚度均匀性相对较差(因为是脉冲溅射),晶向(外沿)生长的控制也比较一般。
       因素主要有:靶材与基片的晶格匹配程度、镀膜氛围(低压气体氛围)、基片温度、激光器功率、脉冲频率、溅射时间。对于不同的溅射材料和基片,最佳参数需要实验确定,是各不相同的,镀膜设备的好坏主要在于能否精确控温,能否保证好的真空度,能否保证好的真空腔清洁度。MBE分子束外沿镀膜技术,已经比较好的解决了如上所属的问题,但是基本用于实验研究,工业生产上比较常用的一体式真空镀膜机主要以离子蒸发镀膜和磁控溅射镀膜为主。