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1、真空蒸发镀膜法
真空蒸发法的原理是:在真空条件下,用蒸发源加热蒸发材料,使之蒸发或升华进入气相,气相粒子流直接射向基片上沉积或结晶形成固态薄膜;由于环境是真空,因此,无论是金属还是非金属,在这种情况下蒸发要比常压下容易得多。真空蒸发镀膜是发展较早的镀膜技术,其特点是:设备相对简单,沉积速率快,膜层纯度高,制膜材料及被镀件材料范围很广,镀膜过程可以实现连续化,应用相当广泛。按蒸发源的不同,主要分为:电阻加热蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发和激光蒸发等。
1.1 电阻加热蒸发法
电阻加热蒸发法就是采用钨、钼等高熔点金属,做成适当形状的蒸发源,其上装入待蒸发材料,让电流通过,对蒸发材料进行直接加热蒸发,或者把待蒸发材料放入坩锅中进行间接加热蒸发。利用电阻加热器加热蒸发的镀膜设备构造简单、造价便宜、使用可靠,可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜,尤其适用于对膜层质量要求不太高的大批量的生产中。目前在镀铝制品的生产中仍然大量使用着电阻加热蒸发的工艺。电阻加热方式的缺点是:加热所能达到的高温度有限,加热器的寿命也较短。近年来,为了提高加热器的寿命,国内外已采用寿命较长的氮化硼合成的导电陶瓷材料作为加热器。
1.2 电子束蒸发法
电子束蒸发法是将蒸发材料放入水冷铜坩锅中,直接利用电子束加热,使蒸发材料气化蒸发后凝结在基板表面形成膜,是真空蒸发镀膜技术中的一种重要的加热方法和发展方向。电子束蒸发克服了一般电阻加热蒸发的许多缺点,特别适合制作熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。
1.3 激光蒸发法
采用激光束蒸发源的蒸镀技术是一种理想的薄膜制备方法。这是由于激光器是可以安装在真空室之外,这样不但简化了真空室内部的空间布置,减少了加热源的放气,而且还可完全避免了蒸发气对被镀材料的污染,达到了膜层纯洁的目的。此外,激光加热可以达到极高的温度,利用激光束加热能够对某些合金或化合物进行快速蒸发。这对于保证膜的成分,防止膜的分馏或分解也是极其有用的。激光蒸发镀的缺点是制作大功率连续式激光器的成本较高,所以它的应用范围有一定的限制,导致其在工业中的广泛应用有一定的限制。
2、真空溅射法
真空溅射法是物理气相沉积法中的后起之秀。随着高纯靶材料和高纯气体制备技术的发展,溅射镀膜技术飞速发展,在多元合金薄膜的制备方面显示出独到之处。其原理为:稀薄的空气在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下,对阴极靶材料表面进行轰击,把靶材料表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来,被溅射出来的粒子带有一定的动能,沿一定的方法射向基体表面,在基体表面形成镀层。特点为:镀膜层与基材的结合力强;镀膜层致密、均匀;设备简单,操作方便,容易控制。
主要的溅射方法有直流溅射、射频溅射、磁控溅射等。目前应用较多的是磁控溅射法。
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