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真空镀膜材料及技术系列三《蒸发镀膜技术概述与优质蒸镀材料的选择》

真空镀膜材料及技术系列三《蒸发镀膜技术概述与优质蒸镀材料的选择》

  • 分类:应用技术
  • 作者:欧泰稀材
  • 来源:
  • 发布时间:2023-04-21 09:19
  • 访问量:0

【概要描述】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。溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可控制,可在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜,所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点,已成为制备薄膜材料的主要技术之一。

真空镀膜材料及技术系列三《蒸发镀膜技术概述与优质蒸镀材料的选择》

【概要描述】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。溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可控制,可在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜,所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点,已成为制备薄膜材料的主要技术之一。

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  • 作者:欧泰稀材
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一、蒸发镀膜简介

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。蒸发镀膜最早由 M、法拉第在 1857年提出,经过一百多年的发展,现已成为主流镀膜技术之一。 

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。溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可控制,可在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜,所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点,已成为制备薄膜材料的主要技术之一。 而真空蒸发镀膜技术具有简单便利、操作方便、成膜速度快等特点,主要应用于光学元器件、LED、平板显示和半导体分立器的镀膜。从工艺制造角度上来看,蒸镀材料的制造复杂度要远远低于溅射靶材,蒸发镀膜常用于小尺寸基板材料的镀膜。另外,蒸发镀膜材料的可选范围也相当大,有70多种元素、50多种无机化合物材料和多种合金材料可供选择。

 

二、蒸发镀膜原理

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。在真空中为了蒸发待沉积的材料,需要容器来支撑或盛装蒸发物,同时需要提供蒸发热使蒸发物达到足够高的温度以产生所需的蒸汽压。蒸镀的物理过程包括:沉积材料蒸发或升华为气态粒子,气态粒子快速从蒸发源向基片表面输送,气态粒子附着在基片表面形核、长大成固体薄膜,薄膜原子重构或产生化学键合。

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。


蒸发镀膜示意图

 

三、蒸镀材料类型及蒸发装置的选择

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。

 

 

 

蒸镀材料

蒸发方式

蒸发源材料

1、金属及非金属颗粒
铝颗粒、镍颗粒、铜颗粒、银颗粒、钛颗粒、硅颗粒、钒颗粒、镁颗粒、锡颗粒、铬颗粒、铟颗粒、银铜颗粒、金颗粒、微晶银粉等。
2、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
3、氟化物
氟化镁、氟化镝、氟化镧等

电阻蒸发:蒸发温度1000-2000 ℃的材料可用电阻加热作蒸发源、 加热器电阻通电后产生热量 ,产生热量使蒸发材料的分子或原子获得足够大的动能而蒸发。

蒸发源材料的选择
1、高熔点材料 (蒸发源材料的熔点>>蒸发温度;
2、减少蒸发源的污染 (薄膜材料的蒸发温度<蒸发源材料在蒸汽压10-8Torr时对应的温度;
3、蒸发源材料与薄膜材料不反应;
4、薄膜材料对蒸发源的湿润性;
5、常用的蒸发源材料有:铱坩埚、钨坩埚、钼坩埚、钽坩埚,耐高温的金属氧化物、陶瓷或石墨坩埚

钼颗粒、钽颗粒、铌颗粒、氟化镁(MgF2)、三碲化二镓(Ga2Te3)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化锡(SnO2)、硅(Si)等

电子束蒸发:难熔物质的蒸发;以较大的功率密度实现快速蒸发,防止合金分馏;同时安置多个坩埚,同时或分别蒸发多种不同物质;大部分电子束蒸发系统采用磁聚焦或磁弯曲电子束,蒸发物质放在水冷坩埚内。蒸发发生在材料表面, 有效抑制坩堝与蒸发材料之间的反应,适合制备高纯薄膜,可以制备光学、电子和光电子领域的薄膜材料,蒸发分子动能较大, 能得到比电阻加热更牢固致密的膜层。

电子束蒸发源的结构形式可以分为直式枪(布尔斯枪)、环形枪(电偏转)和e形枪(磁偏转)3种。在个蒸发装置内可以安置一个或者多个堆塌,可以同时或者分别蒸发沉积多种不同物质。石英坩锅等

高纯优质蒸镀材料颗粒

 

优质蒸发源制品(难熔金属坩埚)

 

湖南欧泰稀有金属有限公司是一家专业生产、加工和经营稀有、稀散、稀贵金属材料和制品的企业,具有高度自主开发实力和产业化制造水平。主营产品包括:钌粉、超细钌粉、钌锭、钌靶,铱粉、铱颗粒、铱靶、铱坩埚,锇粉、锇锭,钯粉,铑粉,银粉、纳米银粉;高品质薄膜材料、各类金属、合金、化合物溅镀靶材,高纯钨靶、钨钛靶、钨镍铬靶、钨镍铜靶,高纯钼靶、钼铌靶,高纯钛靶,高纯钽靶铌靶,高纯铬靶等;球形粉体及纳米粉体材料。欧泰稀材专为薄膜制造业提供高纯度(3N~6N)、高品质、高性能的贵金属、稀有金属、难熔金属等方面的蒸镀材料和溅射靶材。可提供蒸镀行业所需的各种高纯金属蒸发镀膜材料,材料品种、形状(块状、球形、不规则颗粒、棒、片、圆柱等)、规格尺寸、纯度、数量均可按客户要求定制,还可以定制用于蒸发源的钨坩埚、铼坩埚、钼坩埚、铱坩埚等难熔金属坩埚制品。欢迎来电垂询!

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