二,气相沉积
2.1物理气相沉积 (PVD)
2.1.1 物理气相沉积原理在沉积环境中,以各种物理方法产生的原子或分子沉积在基体上,形成薄膜或涂层的过程称为物理气相沉积,
2.1.2 物理气相沉积主要方法
真空蒸镀
阴极溅射
离子镀真空蒸镀原理图加热器基板蒸发源膜面阴极溅射原理图阴极 (靶材 )
阳极 (基板 )高压电源 DC
真空泵氩气离子镀原理图三种 PVD方法对比项目 真空蒸镀 阴极溅射 离子镀粒子能量 0.1-1ev 1-10ev 数百 -数千 ev
沉积速度
μm/mim
0.1-75 0.01-0.5 0.1-50
附着性 一般 相当好 非常好绕射性 不好 好 好
2.2真空蒸镀
2.2.1金属蒸发热力学固相区液相区气相区临界点三相点温度 K
压力
1atm
MPa
2.2.2金属蒸发动力学
Rm 质量蒸发速度 M 气体摩尔质量
T 蒸发温度 PV 平衡蒸气压
Cd Zn Bi Ag W
若干元素 400---4000k蒸发速度
T,K
2.2.3薄膜生长
薄膜生长符合晶体生核长大规律
2.2.4影响薄膜质量的相关因素
基底表面状态的影响洁净度 粗糙度 基底温度气相沉积法制备纳米材料纳米粉冷却剂蒸发源气体粉体收集真空泵
2.2.5应用举例
聚酯膜上蒸镀铝膜聚酯膜宽 0.5-2m
转速 10m/s
2.3化学气相沉积 (CVD)
2.3.1化学气相沉积原理利用气态化合物或气态化合物的混合物在基底表面上发生化学反应,从而在基底表面上形成镀膜的技术称为化学气相沉积常用基本反应,
热分解反应,
SiH4(g) →Si(s)+2H 2(g)
氧化反应,
SiH4(g) +O2(g)→SiO 2(s)+2H2(g)
碳化反应,
TiCl4 (g) +CH4 (g) →TiC (s) +4HCl (g)
2.3.2CVD反应过程
1)反应气体扩散到基底表面
2)反应气体分子被基底表面吸附
3)在基底表面进行化学反应,膜逐渐形成
4)生成物从表面解吸
5)生成物从表面扩散
2.3.3 CVD金刚石镀膜最好的热导率 20w/cm× k(300k)
最宽的透光范围（从紫外到远红外）
最大的杨氏模量 200Gpa
最低的介电常数 5.66
最快的纵波声速 18000m/s
最高的硬度 1000kgf/cm2
最佳的化学稳定性
CVD金刚石镀膜基本反应式
CH4(g) →C(diamond)+2H 2
金刚石镀膜形成条件碳的三种同素异构体