真空鍍膜過程中,材料是如何從源轉(zhuǎn)移到基底上的
真空鍍膜過程中材料從源到基底的轉(zhuǎn)移方式
在真空鍍膜過程中,材料從源轉(zhuǎn)移到基底主要通過以下幾種方式:
一、蒸發(fā)鍍膜中的蒸發(fā)-凝聚過程
蒸發(fā)
在蒸發(fā)鍍膜技術(shù)中,首先將鍍膜材料加熱到足夠高的溫度,使其原子或分子獲得足夠的能量克服表面能,從固態(tài)或液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。這個過程通常在真空環(huán)境下的蒸發(fā)源中進(jìn)行。例如,對于金屬材料如鋁,通過電阻加熱、電子束加熱等方式使鋁原子從蒸發(fā)源的固體表面逸出。
當(dāng)蒸發(fā)源的溫度達(dá)到材料的蒸發(fā)溫度時,材料的原子會以一定的速率蒸發(fā)出來。這個速率與材料的性質(zhì)、溫度和真空度等因素有關(guān)。比如,溫度越高,材料的蒸發(fā)速率越快;真空度越高,原子在蒸發(fā)源和基底之間的飛行過程中受到的干擾越小。
凝聚
蒸發(fā)出來的原子或分子會在真空環(huán)境中向基底運(yùn)動。由于基底的溫度較低,這些原子或分子在與基底表面碰撞后,會失去部分能量,從而凝聚在基底表面。原子在基底表面的凝聚過程受到基底表面性質(zhì)的影響。如果基底表面比較光滑,原子更容易有序地排列;如果基底表面有缺陷或者雜質(zhì),原子的凝聚方式可能會更加復(fù)雜。
隨著時間的推移,越來越多的原子在基底上沉積,逐漸形成一層薄膜。薄膜的厚度可以通過控制蒸發(fā)時間、蒸發(fā)源的溫度和蒸發(fā)材料的量等因素來調(diào)節(jié)。
二、濺射鍍膜中的濺射-沉積過程
濺射
在濺射鍍膜中,利用高能粒子(如氬離子)轟擊靶材(鍍膜材料)。當(dāng)高能粒子撞擊靶材時,靶材表面的原子會被濺射出來。這些被濺射出來的原子具有一定的動能,它們會在真空環(huán)境中向基底運(yùn)動。
沉積
濺射出來的原子到達(dá)基底后,會沉積在基底表面,形成薄膜。濺射鍍膜過程中,薄膜的生長速度和質(zhì)量受到濺射功率、靶材與基底之間的距離、基底溫度等因素的影響。例如,增加濺射功率可以提高濺射原子的數(shù)量和動能,從而加快薄膜的生長速度,但如果功率過高,可能會導(dǎo)致薄膜質(zhì)量下降。