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磁控溅射靶材中毒

磁控溅射靶材中毒
磁控溅射靶材中毒

磁控溅射中靶中毒是怎么回事,一般的影响因素是什么?

A:第一:靶面金属化合物的形成。

由金属靶面通过反应溅射工艺形成化合物的过程中,化合物是在哪里形成的呢?由于活性反应气体粒子与靶面原子相碰撞产生化学反应生成化合物原子,通常是放热反应,反应生成热必须有传导出去的途径,否则,该化学反应无法继续进行。在真空条件下气体之间不可能进行热传导,所以,化学反应必须在一个固体表面进行。反应溅射生成物在靶表面、基片表面、和其他结构表面进行。在基片表面生成化合物是我们的目的,在其他结构表面生成化合物是资源的浪费,在靶表面生成化合物一开始是提供化合物原子的源泉,到后来成为不断提供更多化合物原子的障碍。

第二:靶中毒的影响因素

影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例,反应气体过量就会导致靶中毒。反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射沟道区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率,化合物覆盖面积增加。在一定功率的情况下,参与化合物生成的反应气体量增加,化合物生成率增加。如果反应气体量增加过度,化合物覆盖面积增加,如果不能及时调整反应气体流量,化合物覆盖面积增加的速率得不到抑制,溅射沟道将进一步被化合物覆盖,当溅射靶被化合物全部覆盖的时候,靶完全中毒。

第三:靶中毒现象

(1)正离子堆积:靶中毒时,靶面形成一层绝缘膜,正离子到达阴极靶面时由于绝缘层的阻挡,不能直接进入阴极靶面,而是堆积在靶面上,容易产生冷场致弧光放电---打弧,使阴极溅射无法进行下去。(2)阳极消失:靶中毒时,接地的真空室壁上也沉积了绝缘膜,到达阳极的电子无法进入阳极,形成阳极消失现象。

第四:靶中毒的物理解释

(1)一般情况下,金属化合物的二次电子发射系数比金属的高,靶中毒后,靶材表面都是金属化合物,在受到离子轰击之后,释放的二次电子数量增加,提高了空间的导通能力,降低了等离子体阻抗,导致溅射电压降低。从而降低了溅射速率。一般情况下磁控溅射的溅射电压在400V-600V之间,当发生靶中毒时,溅射电压会显著降低。(2)金属靶材与化合物靶材本来溅射速率就不一样,一般情况下金属的溅射系数要比化合物的溅射系数高,所以靶中毒后溅射速率低。(3)反应溅射气体的溅射效率本来就比惰性气体的溅射效率低,所以反应气体比例增加后,综合溅射速率降低。

第五:靶中毒的解决办法

(1)采用中频电源或射频电源。(2)采用闭环控制反应气体的通入量。(3)采用孪生靶

(4)控制镀膜模式的变换:在镀膜前,采集靶中毒的迟滞效应曲线,使进气流量控制在产生靶中毒的前沿,确保工艺过程始终处于沉积速率陡降前的模式。

C:靶中毒是由于在溅射过程中带正电的离子聚集在靶表面,没有得到中和,出现靶表面负偏压逐步下降,最后干脆罢工不工作了,这就是靶中毒现象。

E:污渍影响不大~打火是有绝缘部位造成的,一般是局部中毒或者赃物。靶材中毒是因为功率密度太低,相对于过量的反应气体不能及时蒸发掉(或溅射),会残留靶材表面,造成导电性能下降,从而进入中毒状态。轻者无法起辉光,重者报废电源~

磁控溅射镀膜原理和工艺设计

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近代物理实验报告

近代物理实验报告 实验题目: 1 真空获得与真空测量 2 热蒸发法制备金属薄膜材料 3 磁控溅射法制备金属薄膜材料班级: 学号: 学生姓名: 实验教师: 2010-2011学年第1学期

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圆柱形平面式磁控溅射靶的特点与设计原理

圆柱形平面式磁控溅射靶的特点与设计原理 作者:admin 来源:本站发表时间:2010-2-2 9:49:13 点击:2557 磁控溅射膜常见故障的排除 膜层灰暗及发黑 (1)真空度低于0.67Pa。应将真空度提高到0.13-0.4Pa。 (2)氩气纯度低于99.9%。应换用纯度为99.99%的氩气。 (3)充气系统漏气。应检查充气系统,排除漏气现象。 (4)底漆未充分固化。应适当延长底漆的固化时间。 (5)镀件放气量太大。应进行干燥和封孔处理 膜层表面光泽暗淡 (1)底漆固化不良或变质。应适当延长底漆的固化时间或更换底漆。 (2)溅射时间太长。应适当缩短。 (3)溅射成膜速度太快。应适当降低溅射电流或电压 膜层色泽不均 (1)底漆喷涂得不均匀。应改进底漆的施涂方法。 (2)膜层太薄。应适当提高溅射速度或延长溅射时间。 (3)夹具设计不合理。应改进夹具设计。 (4)镀件的几何形状太复杂。应适当提高镀件的旋转速度 膜层发皱、龟裂 (1)底漆喷涂得太厚。应控制在7—lOtan厚度范围内。 (2)涂料的粘度太高。应适当降低。 (3)蒸发速度太快。应适当减慢。 (4)膜层太厚。应适当缩短溅射时间。 (5)镀件温度太高。应适当缩短对镀件的加温时间 膜层表面有水迹、指纹及灰粒 (1)镀件清洗后未充分干燥。应加强镀前处理。 (2)镀件表面溅上水珠或唾液。应加强文明生产,操作者应带口罩。 (3)涂底漆后手接触过镀件,表面留下指纹。应严禁用手接触镀件表面。 (4)涂料中有颗粒物。应过滤涂料或更换涂料。 (5)静电除尘失效或喷涂和固化环境中有颗粒灰尘。应更换除尘器,并保持工作环境的清洁膜层附着力不良 (1)镀件除油脱脂不彻底。应加强镀前处理。 (2)真空室内不清洁。应清洗真空室。值得注意的是,在装靶和拆靶的过程中,严禁用手或不干净的物体与磁控源接触,以保证磁控源具有较高的清洁度,这是提高膜层结合力的重要措施之一。 (3)夹具不清洁。应清洗夹具。 (4)底涂料选用不当。应更换涂料。

磁控溅射靶材中毒

磁控溅射中靶中毒是怎么回事,一般的影响因素是什么? A:第一:靶面金属化合物的形成。 由金属靶面通过反应溅射工艺形成化合物的过程中,化合物是在哪里形成的呢?由于活性反应气体粒子与靶面原子相碰撞产生化学反应生成化合物原子,通常是放热反应,反应生成热必须有传导出去的途径,否则,该化学反应无法继续进行。在真空条件下气体之间不可能进行热传导,所以,化学反应必须在一个固体表面进行。反应溅射生成物在靶表面、基片表面、和其他结构表面进行。在基片表面生成化合物是我们的目的,在其他结构表面生成化合物是资源的浪费,在靶表面生成化合物一开始是提供化合物原子的源泉,到后来成为不断提供更多化合物原子的障碍。 第二:靶中毒的影响因素 影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例,反应气体过量就会导致靶中毒。反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射沟道区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率,化合物覆盖面积增加。在一定功率的情况下,参与化合物生成的反应气体量增加,化合物生成率增加。如果反应气体量增加过度,化合物覆盖面积增加,如果不能及时调整反应气体流量,化合物覆盖面积增加的速率得不到抑制,溅射沟道将进一步被化合物覆盖,当溅射靶被化合物全部覆盖的时候,靶完全中毒。 第三:靶中毒现象 (1)正离子堆积:靶中毒时,靶面形成一层绝缘膜,正离子到达阴极靶面时由于绝缘层的阻挡,不能直接进入阴极靶面,而是堆积在靶面上,容易产生冷场致弧光放电---打弧,使阴极溅射无法进行下去。(2)阳极消失:靶中毒时,接地的真空室壁上也沉积了绝缘膜,到达阳极的电子无法进入阳极,形成阳极消失现象。 第四:靶中毒的物理解释 (1)一般情况下,金属化合物的二次电子发射系数比金属的高,靶中毒后,靶材表面都是金属化合物,在受到离子轰击之后,释放的二次电子数量增加,提高了空间的导通能力,降低了等离子体阻抗,导致溅射电压降低。从而降低了溅射速率。一般情况下磁控溅射的溅射电压在400V-600V之间,当发生靶中毒时,溅射电压会显著降低。(2)金属靶材与化合物靶材本来溅射速率就不一样,一般情况下金属的溅射系数要比化合物的溅射系数高,所以靶中毒后溅射速率低。(3)反应溅射气体的溅射效率本来就比惰性气体的溅射效率低,所以反应气体比例增加后,综合溅射速率降低。 第五:靶中毒的解决办法 (1)采用中频电源或射频电源。(2)采用闭环控制反应气体的通入量。(3)采用孪生靶

实验一 真空蒸发和磁控溅射制备薄膜

实验一 真空蒸发和磁控溅射制备薄膜 姓名:许航 学号:141190093 姓名:王颖婷 学号:141190083 系别:材料科学与工程系 专业:材料物理 组号:A9 实验时间:3月16号 本实验主要介绍真空蒸发、磁控溅射两种常用而有效的制备薄膜的工艺,以便通过实际操作对典型的薄膜工艺的原理和基本操作过程有初步的了解。 一、 实验目的 1、 通过实验掌握磁控溅射、真空蒸发制备薄膜的基本原理,了解磁控溅射、真空蒸发制备薄膜的过程 2、 独立动手,学会利用磁控溅射、真空蒸发技术制备薄膜 3、 通过本实验对真空系统、镀膜系统以及辉光放电等物理现象有更深层次的了解 二、 实验原理 薄膜作为一种特殊形状的物质,与块状物质一样,可以是非晶态的,多晶态的和单晶态的。它既可用单质元素或化合物制作,也可用无机材料和有机材料制作。近年来随着薄膜工艺的不断进步和完善,复合薄膜和功能材料薄膜也又很大的发展,因此薄膜技术和薄膜产品已在机械、电子、光学、航天、建材、轻工等工业部门得到了广泛的应用,特别是在电子工业中占有极其重要的地位。例如光电极摄像器件、各种集成电路器件、各种显示器、太阳能电池及磁带、磁头等各种转化器、传感和记录器、电阻器、电容器等都是应用薄膜。目前,薄膜工艺不仅成为一门独立的应用技术,也是改善材料表面性能和提高某些工艺水品的重要手段。 1、 真空蒸发制备薄膜原理 真空蒸发镀膜是把待镀膜的衬底或工件置于高真空室内,通过加热使成膜材料气化(或升华)而淀积到衬底上,从而形成一层薄膜的工艺过程。 因为真空蒸发镀膜的膜层质量与真空室的真空度、膜料蒸发温度和衬底的温度都有很大的关系,因而在实验过程务必严格控制各个环节。下面讨论一下影响蒸发镀膜质量的主要因素和成膜的原理。 (1)、真空度 为了同时保证膜层的质量和生产效率及成本,通常要选择合理的真空度。在镀膜过程中,抽真空后处在同一温度下的残余气体分子相对于蒸发出的膜料分子(原子)可以视作静止,可以得到膜料分子(原子)在残余分子中运动的平均自由程: '2 1()n r r λπ=+ p n k T = n 为残余气体分子的密度,r’为残余气体分子半径,r 为蒸发膜料分子的半径,p 为残余气体的压强,k 为玻尔兹曼常数。若蒸发源到衬底的距离为L (cm ),为使得膜料分子中的大部分不与残余气体分子碰撞而直接到达衬底表面,则一般可以取平均自由程10L λ≥,这样:

磁控溅射靶靶型分类

磁控溅射靶靶型分类 发布时间:2010-11-11 磁控溅射靶靶型分类 靶型开发的历程大致如下:首先开发的是轴状靶→圆盘形平面靶→S-枪→矩形平面靶→各种异形靶→对靶或孪生靶→靶面旋转的圆柱靶→靶-弧复合靶→……,目前应用最广泛的是矩形平面靶,未来最受关注的是旋转圆柱靶和靶-弧复合靶。 同轴圆柱形磁控溅射 在溅射装置中该靶接500-600V的负电位,基片接地、悬浮或偏压,一般构成以溅射靶为阴极、基片为阳极的对数电场和以靶中永磁体提供的曲线形磁场。 圆柱形磁控溅射靶的结构 1—水咀座;2—螺母;3—垫片;4—密封圈;5—法兰;6—密封圈; 7—绝缘套;8—螺母;9—密封圈;10—屏蔽罩;11—密封圈;12—阴极靶; 13—永磁体;14—垫片;15—管;16—支撑;17—螺母;18—密封圈;19—螺 帽 圆柱形磁控溅射靶的磁力线 在每个永磁体单元的对称面上,磁力线平行于靶表面并与电场正交。磁力线与靶表面封闭的空间就是束缚电子运动的等离子区域。在异常辉光放电中,离子不断地轰击靶表面并使之溅射,而电子如下图那样绕靶表面作圆周运动。 在圆柱形阴极与同轴阳极之间发生冷阴极放电时的电子迁移简图 平面磁控溅射 圆形平面磁控溅射 圆形平面靶采用螺钉或钎焊方式紧紧固定在由永磁体(包括环形磁铁和中心磁柱)、水冷套和靶外壳等组成的阴极体上。如下图所以结构: 圆形平面磁控溅射靶的结构 1—冷却水管;2—轭铁;3—真空室;4—环形磁铁;5—水管;6—磁柱; 7—靶子;8—螺钉;9—压环;10—密封圈;11—靶外壳;12—屏蔽罩; 13—螺钉;14—绝缘垫;15—绝缘套;16—螺钉 通常,溅射靶接500-600V负电压;真空室接地;基片放置在溅射靶的对面,其电位接地、悬浮或偏压。因此,构成基本上是均匀的静电场。永磁体或电磁线圈在靶材表面建立如下图的曲线形静磁场: 圆形平面磁控靶的磁力线 1—阴极;2—极靴;3—永久磁铁;4—磁力线 该磁场是以圆形平面磁控靶轴线为对称轴的环状场。从而实现了电磁场的正交和对等离子体区域的封闭的磁控溅射所必备的条件。由磁场形状决定了异常辉光放电等离子区的形状,故而决定了靶材刻蚀区是一个与磁场形状相对称的圆环,其形状如下图: 圆形平面靶刻蚀形状 冷却水的作用是控制靶温以保证溅射靶处于合适的冷却状态。温度过高将引起靶材熔化,温度过低则导致溅射速率的下降。 屏蔽罩的设置,是为了防止非靶材零件的溅射,提高薄膜纯度。并且该屏蔽罩接地,还能起着吸收低能电子的辅助阳极的作用。其位置,可以通过合理设计屏蔽罩与阴极体之间的间隙来确定,其值应小于二次电子摆线轨迹的转折点距离d t,一般≤3mm。

近代物理镀膜机实验报告

物理学本科专业近代物理实验报告 实验题目: 1 真空获得与真空测量 2 热蒸发法制备金属薄膜材料 3 磁控溅射法制备金属薄膜材料 班级:*** 学号:*** 学生姓名:*** 实验教师:*** 2014-2015学年第1学期

实验1真空获得与真空测量 地点:福煤实验楼D 栋405 【摘要】本文介绍了真空技术的有关知识,阐述了低真空和高真空的获得与测量方法。 【关键词】机械泵;扩散泵;真空技术;低真空;高真空;获得与测量 1.实验目的 (1)了解真空技术的基本知识。 (2)掌握真空获得和测量的方法。 (3)熟悉有关设备和仪器的使用方法。 2. 实验原理 2.1真空知识 2.1.1真空的概念及真空的区域划分 “真空”这一术语译自拉丁文Vacuo ,其意义是虚无。所谓真空,指的是压强比一个标准大气压更低的稀薄气体状态的空间。气体稀薄的程度称为真空度,通常用气体压强的大小来表示。气体越稀薄,气体压强越小,真空度越高;反之,则真空度越低。 1958年,第一界国际技术会议曾建议采用“托”(Torr )作为测量真空度的单位。国际单位制(SI)中规定压力的单位为帕(Pa )。我国采用SI 规定。 ● 1标准大气压(1atm)≈1.013×105Pa(帕) ● 1Torr≈1/760atm≈1mmHg ● 1Torr≈133Pa 我国真空区域划分为:粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。 ● 粗真空 Pa 3 5103331~100131???? ● 低真空 Pa 1 3 103331~103331-???? ● 高真空 Pa 61103331~103331--???? ● 超高真空 Pa 106 103331~10 3331--???? ● 极高真空 Pa 10 103331-??< 2.1.2真空技术的发展及应用 十九世纪初,利用低真空产生压力差的原理发明了真空提升、真空输送、吸尘、过滤、成形等技术。1879年爱迪生发明白炽灯,抽出灯泡中化学成份活泼的气体(氧、水蒸汽等),防止灯丝在高温下氧化.同年,克鲁克斯发明阴极射线管,第一次利用真空下气体分子平均自由程增大的物理特性.后来,在电子管、电视管、加速器、电子显微镜、镀膜、蒸馏等方面也都应用了这一特性.1893年发明杜瓦瓶,这是真空绝热的首次应用. 真空技术在二十世纪得到迅速发展,并有广泛的应用。二十世纪初,在真空获得和测量的设备方面取得进展,如旋转式机械泵,皮氏真空计,扩散泵,热阴极电离真空计的发明,为工业上应用高真空技术创造了条件.接着,油扩散泵,冷阴极电离真空计的出现使高真空

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磁控溅射镀膜简介

磁控溅射镀膜简介 溅射薄膜靶材按其不同的功能和应用可大致分为机械功能膜相物理功能膜两大类。前者包括耐摩、减摩、耐热、抗蚀等表面强化薄膜材料、固体润滑薄膜材料, 后者包括电、磁、声、光等功能薄膜材料靶材等, 具体应用在玻璃涂层(各种建筑玻璃、ITO透明导电玻璃、家电玻璃、高反射后视镜及亚克力镀膜), 工艺品装饰镀膜, 高速钢刀具镀膜, 切削刀具镀膜, 太阳能反光材料镀膜, 光电、半导体、光磁储存媒体、被动组件、平面显示器、微机电、光学组件、及各类机械耐磨、润滑、生物医学, 各种新型功能镀膜(如硬质膜、金属膜、半导体膜、介质膜、碳膜、铁磁膜和磁性薄膜等) 采用Cr,Cr-CrN等合金靶材或镶嵌靶材,在N2,CH4等气氛中进行反应溅射镀膜,可以在各种工件上镀Cr,CrC,CrN等镀层。纯Cr的显微硬度为425~840HV,CrN为1000~350OHV,不仅硬度高且摩擦系数小,可代替水溶液电镀铬。电镀会使钢发生氢脆、速率慢,而且会产生环境污染问题。 用TiN,TiC等超硬镀层涂覆刀具、模具等表面,摩擦系数小,化学稳定性好,具有优良的耐热、耐磨、抗氧化、耐冲击等性能,既可以提高刀具、模具等的工作特性,又可以提高使用寿命,一般可使刀具寿命提高3~10倍。 TiN,TiC,Al2O3等膜层化学性能稳定,在许多介质中具有良好的耐蚀性,可以作为基体材料保护膜。溅射镀膜法和液体急冷法都能制取非晶态合金,其成分几乎相同,腐蚀特性和电化学特性也没有什么差别,只是溅射法得到的非晶态膜阳极电流和氧化速率略大。

在高温、低温、超高真空、射线辐照等特殊条件下工作的机械部件不能用润滑油,只有用软金属或层状物质等固体润滑剂。常用的固体润滑剂有软金属(Au,Ag,Pb,Sn等),层状物质(MoS2,WS2,石墨,CaF2,云母等),高分子材料(尼龙、聚四氟乙烯等)等。其中溅射法制取MoS2膜及聚四氟乙烯膜十分有效。虽然MoS2膜可用化学反应镀膜法制作,但是溅射镀膜法得到的MoS2膜致密性好,附着性优良。MoS2溅射膜的摩擦系数很低,在0.02~0.05范围内。MoS2在实际应用时有两个问题:一是对有些基体材料如Ag,Cu,Be等目前还不能涂覆;二是随湿度增加,MoS2膜的附着性变差。在大气中使用要添加Sb2O3等防氧化剂,以便在MoS2表面形成一种保护膜。 溅射法可以制取聚四氟乙烯膜。试验表明,这种高分子材料薄膜的润滑特性不受环境湿度的影响,可长期在大气环境中使用,是一种很有发展前途的固体润滑剂。其使用温度上限为5OoC,低于-260oC时才失去润滑性。 MoS2、聚四氟乙烯等溅射膜,在长时间放置后性能变化不大,这对长时间备用、突然使用又要求可靠的设备如防震、报警、防火、保险装置等是较为理想的固体润滑剂。 内容来源:宝钢代理商https://www.doczj.com/doc/2c17573119.html, 欢迎多多交流!!!

耐磨材料及性能测试课程实验报告中国地质大学

实验一、表面纳米化实验 一、实验设备:普通数控车床,USP-125表面加工装置,待加工钢锭。 二、实验原理:应用球形超硬材料工具头对金属工件表面进行表面强化和光整加 工,原理图如下所示: 超声波发生器产生的超声信号经过换能器变幅杆的转换和放大使球形工具头产生超声波机械振动,工具头以一定静压力对工件挤压的同时,对工件表面进行超声波冲击强化。在工具头静压力和冲击力的作用下,工件表面的微观凹、凸峰谷产生挤压塑性变形而压平表面,使得表面粗糙度降低,表面层金属组织得到强化,表面层的力学性能得以改善。 三、实验流程 1、将待加工件装夹在机床卡盘上,由于此次加工的是厚度约5mm的圆钢锭, 用螺钉在其周向均匀固定。 2、通过机床卡块将超声波加工装置固定在车床刀架上,调节高度使得硬质加 工球中心与待加工钢锭回转中心处于同一高度。 3、确认主机机箱正面开关处于管断状态,用220V电源线接通主机电源,然后 打开电源开关,主机接通电源,红色电源指示灯亮。 4、拧动电源旋钮,使液晶屏幕上的预设为合适的值,按下执行机构开关,绿 色工作指示灯亮,约为2—5秒钟后频率值较为稳定,电流值也稳定在预设值左右波动,表明设备进入正常工作状态,执行机构可以开始工作。 5、开启冷却液冷却加工球,缓慢地向零件方向进给刀架,加工球与零件表面 接触,继续进给,直至加工球对零件表面的静压力逐渐增大到预设的值。在施加静压力的过程中,电流值会变化较大,停止进给刀架后,待2—15分钟,使电流值稳定在预设值左右波动,可以开始往加工方向进给刀架,加工零件。 6、处理过程中,可随时调整静压力和振幅。由于加工参数对负载影响较大,

在加工过程中参数改变不宜过快。参数的调整也可在关闭执行机构开关后(仍保持超声波电源工作)进行。 7、结束加工,先关闭执行机构开关,再关断超声电源。 四、注意事项 1、设备工作时,操作人员如对执行机构振动声音感到不适,应佩戴防护耳塞与 防护耳套。 2、应该先用超声电源线连接超声电源与执行机构,再接通主机与220V电源。 最后按下执行机构开关。结束工作时则要先按下关闭执行机构开关,再断开主机与220V电源,最后取下超声电源线。 3、用220V电源线为主机接通电源之前,应保电源开关处于关断状态。执行 机构开关按下之前,电路调节旋钮最好不要扭到电流最大处,根据所处理材料、静压力的不同应使用相应的电流加工。 4、定期(实际加工时间超过10小时后开始)检查加工球,当加工球表面光 洁度显著降低时,应更换新的加工球,否则影响加工效果。 5、每次使用后务必将加工装置上的油污、冷却液清理干净,尤其将进入前 盖内的冷却液清理干净,否则装置内的换能器长期接触冷却液会损坏。可以每次使用后使用吹风机热风吹干冷却液。 五、实验感悟及分析 超声波表面振动加工是一种机械冲击式的压力光整加工,它利用金属在常温下的冷塑性特点,利用表面施加预紧力,加以高频超声波振动,使得原有的微观波峰熨平,,使其填入波谷,从而使工件表面质量提高。具体可表现在: 1、表面粗糙度明显降低。在强烈的高频振动下,工件表面上微观的波峰被 冲击变形、碎裂,填入波谷,原有的波峰波谷高低差值降低,使得工件 表面粗糙度显著降低,一般可降低2—4级。表面粗糙度的降低对于零件 接触面的耐磨性、防止零件表面应力集中和提高其疲劳强度都有好处。 2、工件表面金属硬化。工件表层金属在塑性变形过程中,随着冷作硬化, 表面硬度提高,一般可提高3—4倍,并且从工件表面到内部呈阶梯式逐 渐降低。与其他表面强化技术比起来,即在不改变原有材料基础上提高 了工件综合性能。

磁控溅射实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除 磁控溅射实验报告 篇一:薄膜实验报告,磁控溅射与高真空成膜 电子科技大学 实验报告 姓名:郭章 学号:20XX054020XX2 指导教师:许向东 日期:20XX年6月12日 一,实验室名称:光电楼薄膜制备实验室 二,实验项目名称: 有机多功能高真空成膜设备的使用及其注意事项 三,实验原理 有机oLeD器件的制备流程分为:ITo玻璃清洗→光刻→再清洗→前处理→真空蒸镀有机层→真空蒸镀背电极→真空蒸镀保护层→封装(1)ITo玻璃的洗净及表面处理:ITo 作为阳极其表面状态直接影响空穴的注入和与有机薄膜层间的界面电子状态及有机材料的成膜性。如果ITo表面不清

洁,其表面自由能变小,从而导致蒸镀在上面的空穴传输材料发生凝聚、成膜不均匀。也有可能导致击穿,使面板短路。 对洗净后的ITo玻璃还需进行表面活化处理,以增加ITo 表面层的含氧量,提高ITo表面的功函数。也可以用比例为水:双氧水:氨水=5:1:1混合的过氧化氢溶液处理ITo表面,使ITo表面过剩的锡含量减少而氧的比例增加,以提高ITo 表面的功函数来增加空穴注入的几率,可使oLeD器件亮度提高一个数量级。 (2)有机薄膜的真空蒸镀工艺:LeD器件需要在高真空腔室中蒸镀多层有机薄膜,薄膜的质量关系到器件质量和寿命。在高真空腔室中设有多个放置有机材料的坩埚,加热坩埚蒸镀有机材料,并利用石英晶体振荡器来控制膜厚。有机材料的蒸发温度一般在170℃~400℃之间、ITo样品基底温度在40℃~60℃ (3)金属电极的真空蒸镀工艺:金属电极仍要在真空腔中进行蒸镀。金属电极通常使用低功函数的活泼金属,因此在有机材料薄膜蒸镀完成后进行蒸镀。金属电极材料的蒸发一般用加热电流来表示,在我们的真空蒸镀设备上进行蒸镀实验,实验结果表明,金属电极材料的蒸发加热电流一般在20A~50A之间。 (4)器件封装工艺:LeD器件的有机薄膜及金属薄膜遇水和空气后会立即氧化,使器件性能迅速下降,因此在封装

磁控溅射法制备薄膜材料实验报告

实验一磁控溅射法制备薄膜材料 一、实验目的 1、详细掌握磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序; 2、制备出一种金属膜,如金属铜膜; 3、测量制备金属膜的电学性能和光学性能; 4、掌握实验数据处理和分析方法,并能利用 Origin 绘图软件对实验数据进行处理和分析。 二、实验仪器 磁控溅射镀膜机一套、万用电表一架、紫外可见分光光度计一台;玻璃基片、金属铜靶、氩气等实验耗材。 三、实验原理 1、磁控溅射镀膜原理 (1)辉光放电 溅射是建立在气体辉光放电的基础上,辉光放电是只在真空度约为几帕的稀薄气体中,两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。辉光放电时,两个电极间的电压和电流关系关系不能用简单的欧姆定律来描述,以气压为1.33Pa 的 Ne 为例,其关系如图 5 -1 所示。 图 5-1 气体直流辉光放电的形成 当两个电极加上一个直流电压后,由于宇宙射线产生的游离离子和电子有限,开始时只有很小的溅射电流。随着电压的升高,带电离子和电子获得足够能量,与中性气体分子碰撞产生电离,使电流逐步提高,但是电压受到电源的高输

出阻抗限制而为一常数,该区域称为“汤姆森放电”区。一旦产生了足够多的离子和电子后,放电达到自持,气体开始起辉,出现电压降低。进一步增加电源功率,电压维持不变,电流平稳增加,该区称为“正常辉光放电”区。当离子轰击覆盖了整个阴极表面后,继续增加电源功率,可同时提高放电区内的电压和电流密度,形成均匀稳定的“异常辉光放电”,这个放电区就是通常使用的溅射区域。随后继续增加电压,当电流密度增加到~0.1A/cm 2时,电压开始急剧降低,出现低电压大电流的弧光放电,这在溅射中应力求避免。 (2)溅射 通常溅射所用的工作气体是纯氩,辉光放电时,电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞,电离出大量的氩离子和电子,电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材,溅射出大量的靶材原子,这些被溅射出来的原子具有一定的动能,并会沿着一定的方向射向衬底,从而被吸附在衬底上沉积成膜。这就是简单的“二级直流溅射”。 (3)磁控溅射 通常的溅射方法,溅射沉积效率不高。为了提高溅射效率,经常采用磁控溅射的方法。磁控溅射的目的是增加气体的离化效率,其基本原理是在靶面上建立垂直与电场的一个环形封闭磁场,将电子约束在靶材表面附近,延长其在等离子体中的运动轨迹,提高它参与气体分子碰撞和电离过程的几率,从而显著提高溅射效率和沉积速率,同时也大大提高靶材的利用率。其基本原理示意见图 5-2。 图 5-2 磁控溅射镀膜原理 磁控溅射能极大地提高薄膜的沉积速度,改善薄膜的性能。这是由于在磁控

磁控溅射靶材的根瘤的形成

磁控溅射靶材的根瘤的形成 磁控溅射是由于各种各样的行业,如薄膜太阳能电池,半导体,光学,装饰涂料,耐磨和防腐蚀保护应用的高度重视的技术。据观察,在过去,在某些情况下,当溅射金属或陶瓷材料,结节表面形成溅射赛马场附近地区(自动转存面积),有时甚至在赛马场区域目标(图1)。他们通常拥有一个到岗,圆锥或金字塔形状。结节往往沉积运行收益增长。最终,他们可以覆盖超过30%的目标的表面区域。形成结节会带来不同的效果,如溅射速率,溅射原子的角分布的变化,增强电弧放电过程中漂移和不稳定,这反过来缺陷的结果,并导致质量差溅射薄膜。涂层系统已被关闭经常清洗目标表面结节和碎片。这会导致非预期的停机时间和降低生产速度。目标表面上形成结节,因此极不可取的。尽管这是一个严重的工业问题,一般有什么结果结节的增长,这是很重要的工艺参数的理解缺乏,以及如何解决这个问题。因此,这篇文章的目的是阐明根瘤的形成机制,对靶材的关键工艺参数和提供解决方案以及一些轻。 图1。A)扫描电镜图像显示结节形态。从Lippens等。[4] B)ITO靶材的黑色结节(图像- Gencoa有限公司提供); C)在Si 靶材结节(图像- Faradox储能公司提供)。

根瘤的生长机制 观察视锥细胞的离子轰击阴极的历史可以追溯到早在1942年[1]。从那时起,这种现象一直受到学术界和工业界的科学家和工程师的兴趣。韦纳锥的形成[2]进行了广泛的研究工作。基于实验证据韦纳的结论,在溅射从另一个源提供的某些杂质原子或原子的极少量可以给离子轰击surfaces.The比种子诱导锥增长所需的主要原子可以上升到种子锥形成低至1 500人,分别为钼- 铜的情况下证明。有趣的是,它也表明,种子原子材料具有较低的溅射率,但必须表现出了较高的熔点。存款锥也可以出现更大的通量是一个较低的熔点金属热的熔点较高的金属,它是离子轰击下存放。在低离子轰击能量(<1keV,即典型的磁控溅射应用)高温(??的熔点)为种子锥现象发生的重要。当溅射金属靶材,氧或氮原子的痕迹阻碍表面原子的运动,因此种子锥形成。离子轰击溅射阈值附近的直单晶晶须,这受到更高的能量轰击时,往往转换成锥增长的结果。韦纳强调,种子锥晶须生长,吸附原子表面运动和溅射效果之间的相互作用的结果。 溅射靶材料已最常报告的有结节增长的问题是铟锡合金和铟锡氧化物(ITO)[3-9]。这主要是由于的ITO透明导电氧化物(TCO)镀膜玻璃市场的主导地位。目前在工业生产的ITO的最高优先事项是实现高溅射速率和过程的稳定性,这两者都是由结节增长的问题而受到损害。 其他目标材料,这种硅和Ti - W [10],也被报道患有结节增长。

各向异性磁电阻测量实验报告

各向异性磁电阻测量实验 摘要:本文阐述了各向异性磁电阻的实验原理及测量方法,分别测量了电流方向与磁场方向平行和垂直两种情况下电阻虽磁场的变化,最后对本实验进行了讨论。 关键词:各向异性磁电阻、AMR曲线、磁电阻测量 引言 一般所谓磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。1988年,在分子束外延制备的Fe/Cr多层膜中发现MR可达50%。并且在薄膜平面上,磁电阻是各向同性的。人们把这称之为巨磁电阻(简记为GMR),90年代,人们又在Fe/Cu、Fe/Al、Fe/Ag、Fe/Au、Co/Cu、Co/Ag和Co/Au等纳米多层膜中观察到了显著的巨磁电阻效应。 1992年人们又发现在非互溶合金(如Fe、Co与Cu、Ag、Au等在平衡态不能形成合金)颗粒膜如Co-Ag、Co-Cu中存在巨磁电阻效应,在液氮温度可达55%,室温可达到20%,并且有各向同性的特点。19944年,人们又发现Fe/Al2O3/Fe隧道结在4.2K的MR为30%,室温达18%,之后在其他一些铁磁层/非铁磁层/铁磁层隧道结中亦观察到了大的磁电阻效应,人们将此称为隧道结磁电阻(简记为TMR)。目前MR室温达24%的TMR材料已制成,用TMR材料已制成计算机硬盘读出磁头,其灵敏度比普通MR磁头高10倍,比GMR磁头高数倍。 20世纪90年代后期,人们在掺碱土金属稀土锰氧化物中发现MR可达103%~106%,称之为庞磁电阻(简记为CMR)。目前锰氧化物CMR材料的磁电阻饱和磁场较高,降低其饱满和场是将之推向应用的重要研究课题。 利用磁电阻效应可以制成计算机硬盘读出磁头;可以制成磁随机存储器(MRAM);还可测量位移、角度、速度、转速等。 实验目的 (1)初步了解磁性合金的AMR。 (2)初步掌握室温磁电阻的测量方法。 实验原理 一些磁性金属和合金的AMR与技术磁化相对应,即与从退磁状态到趋于磁饱和的过程相应的电阻变化。外加磁场方向与电流方向的夹角不同,饱和磁化时电阻率不一样,即有各向异性。通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR。即有Δρ∥=ρ∥-ρ(0)及Δρ⊥=ρ⊥-ρ(0)。若退磁状态下磁畴是各向同性分布的,畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小,将之忽略,则ρ(0)与平均值ρav=1/3(ρ∥+2ρ⊥)相等。大多数材料ρ∥>ρ(0),故计算公式为

显示器件设计制作实验报告

, 显示器件设计制作实验报告 ) 一、实验目的 通过只做表面传到电子发射源的实验过程,了解平板显示器件核心部件的工作原理及制作方法,熟悉磁控溅射镀膜、光刻、丝网印刷、真空系统中电子发射测试等在显示器件中的应用。 二、实验任务 …

通过学习实践平板显示器件的制作过程,结合所学知识,深刻认识场致电子发生的机理和应用,了解平板显示技术。 1、学习、了解表面传导电子发射源的原理以及真空器件的制作; 2、学习、了解平板显示器件对玻璃基板的要求,玻璃清洗和退火的工艺过程; 3、学习、了解磁控溅射原理和方法,学习光刻法制作薄膜电极; 4、学习、了解到店默默材料的选择和导电薄膜的制备方法; 5、学习、了解丝网印刷原理,学习阳极荧光板的制作; 学习、了解在真空系统中进行电子发射源的测试以及性能评价方法。 三、实验原理 1、SED工作原理与发展 ` SED表面传导电子发射显示器是FED的一种,其成像效果媲美CRT,却比CRT更加轻薄、时尚、方便。虽然都是电子撞击荧光物质发光,但CRT与SED有着显著的差别,CRT是利用偏转磁场,扫面电子枪发射出来的电子,按信号使电子一次轰击红、绿、蓝三色荧光物质,起到发光的效果。SED是利用微信电子发生器轰击荧光板发光,无需扫面磁场的帮助,,每个微型电子发生器就像是像素点,只要矩阵选址。 2、SED的结构 SED是一个真空器件,依次为,上下两块玻璃以及四周的特殊玻璃封接组成;上班玻璃是发光部分,在其上一依次制备有滤色膜、黑矩阵、荧光粉和面板电极,滤色膜分别对应三种荧光粉,用以提高色纯度、黑矩阵将3种荧光粉按像素分割以避免干扰,荧光粉间隔沉积。上面

显示器件制作实验报告

显示器件设计制作实验报告

一、实验目的 通过实验,了解SED的制作原理和大致工艺流程,掌握加工工艺中的一部分简单操作,加深对显示器制作工艺的认识。 二、实验原理 SED基本原理是由电子撞击荧光材料发光。SED将涂有荧光材料的玻璃板与铺有大量微型电子发射器的玻璃底板平行摆放,而其中的微型电子发射器就是像素。SED显示技术不需要电子束扫描,它和PDP、LCD一样,都是“寻址显示器”。SED电子发射源的两级分别连接在驱动电路的扫描极和信号极,当扫描极和信号极同时接通时,发射源发射电子,阳极加速电子,轰击荧光屏完成显示任务。SED的优点如下: 1)由电子撞击荧光粉发光,属于自发光器件,不存在液晶显示的可视角不够和响应时间过长的问题。 2)发光完全可控,不存在液晶显示的背光泄漏或等离子显示的预放电问题,黑色表现力大大提高。 3)发光效率可达5lm/W,使其耗电量只有同规格的等离子和液晶显示器的一半。 4)由于采用与普通电视显像管同样的高压荧光粉,可以达到优于PDP和LCD的色彩饱和度及锐利的图像。 5)器件基本上是平面结构,可以完全采用印刷工艺生产,使生产成本可以做到大大低于PDP 和LCD。 三、SED制作流程 1、玻璃清洗与退火处理 1)检查玻璃是否平整光滑,选择合适的玻璃,并在板上的一面右下角刻上自己的学号。2)将用于制作阴极板的玻璃基片在洗涤液(洗衣粉浸泡液即可)浸泡大约20分钟。 3)戴橡胶手套用海绵仔细清洗,直至洗去玻璃基片表面所有污渍。 4)用清水将玻璃基片上的清洗液冲干净,再用去离子水冲洗玻璃基片,直至玻璃表面水完全铺开。 5)检查玻璃基片表面是否有残留污渍,若无则进入下一步,否则返回上一步。 6)用高压气枪吹去玻璃基片表面的水。 7)将干净的玻璃基片放入烘箱,在100摄氏度下烘30分钟后取出放入洁净有盖搪瓷方盘中备用。 8)退火工艺是将洗好的玻璃板放入烧成炉中进行,退火温度为600摄氏度,时间为十分钟。问题发现及思考分析: 检验玻璃是否平整的简便方法:在玻璃板上滴一滴水,观察其形状,若成圆形,证明其平整度好,反之则不然。 清洗玻璃的目的:除去玻璃基片表面的各种污渍,为之后的制作流程打下良好基础。若玻璃基片未洁净,在其上镀金属膜会出现针孔和脱落等现象。 检查玻璃是否洁净:将玻璃片倾斜,水流在玻璃表面完全铺开流下而未遇阻碍,则为佳。 退火的作用:消除玻璃基片的内应力或控制结晶的过程,将基片加热到适当的温度并保持一定时间,而后慢慢冷却的操作。保证了玻璃基片在镀膜过程中不会变形或裂纹,使玻璃片不易碎。 用高压气枪吹除玻璃表层的去离子水时,要沿相同方向,防止出现水渍残留。 2、器件电极制作(镀膜)

高真空磁控溅射镀膜系统介绍

高真空磁控溅射镀膜系统介绍 1.设备简介 ●名称:高真空磁控溅射镀膜系统 ●型号:JGP560 ●极限真空:6.60E-05 Pa ●最高可控可调温度:500℃(1个样品位) ●3个靶位,8个样品位 2.真空简介 ●真空是一种不存在任何物质的空间状态,是一种物理现象。在“真空” 中,声音因为没有介质而无法传递,但电磁波的传递却不受真空的影响。 事实上,在真空技术里,真空系针对大气而言,一特定空间内部之部份 物质被排出,使其压强小于一个标准大气压,则我们通称此空间为真空 或真空状态。1真空常用帕斯卡(Pascal)或托尔(Torr)做为压力的单 位。目前在自然环境里,只有外太空堪称最接近真空的空间。 ●我国真空区域划分为:粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。 ●高真空的获得 油扩散泵的结构

●真空镀膜 ●真空镀膜实质上是在高真空状态下利用物理方法在镀件的表面 镀上一层薄膜的技术,它是一种物理现象。 ●真空镀膜按其方式不同可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和现 代发展起来的离子镀膜。 3.磁控溅射镀膜原理介绍 ●磁控溅射法是一种较为常用的物理沉积法。磁控溅射是在真空室中,利

用低压气体放电现象,使处于等离子状态下的离子轰击靶表面,并利用环状磁场控制辉光放电,使溅射出的粒子沉积在基片上。磁控溅射可以方便地制取高熔点物质的薄膜,在很大面积上可以制取均匀的膜层。 ●磁控溅射工艺流程 在镀膜过程中,工艺的选择对薄膜的性能具有重要的影响,根据磁控溅射技术原理,结合设备的实际应用,制定工艺流程如图1 ●膜层的要求 磁控溅射膜层的沉积是物理气相沉积。膜层厚度范围为nm~μm数量级,膜厚<550nm,对光有干涉作用,属于薄膜范畴,通常称薄膜技术。 太阳能集热管内管外壁镀膜是采用属于物理气相沉积技术的磁控溅射镀获得太阳光谱选择吸收薄膜。 ●磁控溅射镀 磁控溅射镀特点 溅射速率高,沉积速率高 磁控溅射阴极源是一个较为理想的可控源,沉积的膜层厚度与溅射源的功率或放电电流有较好的线性相关性,所以有较好的可控性, 能较好地实现批量生产产品的一致性和重复性。 溅射源采用靶材有广泛的选择性和组合性 溅射源可较理想地置于真空室内长时间稳定工作,获得纯正的膜层,确保膜层质量。

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