第九章 氣相沉積技術(shù)

1、氣相沉積技術(shù)是 用氣相材料，或使材料氣化后，沉積在固體表面形成薄膜形成薄膜，從而使固體獲得特殊表面性能的技術(shù)1. 薄膜材料的概念薄膜材料的概念 采用一定方法，使處于某種狀態(tài)的一種或幾種物質(zhì)（原采用一定方法，使處于某種狀態(tài)的一種或幾種物質(zhì)（原材料材料) )的基團(tuán)以物理或化學(xué)方式附著于襯底材料表面，在襯底的基團(tuán)以物理或化學(xué)方式附著于襯底材料表面，在襯底材料表面形成一層新的物質(zhì)，這層新物質(zhì)就是薄膜。材料表面形成一層新的物質(zhì)，這層新物質(zhì)就是薄膜。 簡(jiǎn)而言之，簡(jiǎn)而言之，薄膜薄膜是由離子、原子或分子的是由離子、原子或分子的沉積過(guò)沉積過(guò)程程形成的形成的二維材料二維材料。薄膜材料的特點(diǎn)薄膜材料的特點(diǎn) 厚度 至

2、微米， 二維， 基底支撐 與塊體材料不同的結(jié)構(gòu)和性能 （非 箔） 形成方式2. 薄膜材料分類薄膜材料分類 （2 2）晶體結(jié)構(gòu)）晶體結(jié)構(gòu)單晶，單晶， 多晶，多晶， 非晶。非晶。（1 1）材料種類）材料種類 金屬，陶瓷，半導(dǎo)體，高分子。金屬，陶瓷，半導(dǎo)體，高分子。（3 3）厚度）厚度納米薄膜，納米薄膜， 微米薄膜微米薄膜 。（4 4）組成結(jié)構(gòu)）組成結(jié)構(gòu)單層，單層， 多層多層 。2. 薄膜的制備方法薄膜的制備方法 物理氣相沉積：Physical Vapor Deposition （PVD）在真空條件下，用物理的方法，將材料汽化成原子、分在真空條件下，用物理的方法，將材料汽化成原子、分子或使其電離成離

3、子，并通過(guò)氣相過(guò)程，在材料或工件表面沉子或使其電離成離子，并通過(guò)氣相過(guò)程，在材料或工件表面沉積一層具有某些特殊性能的薄膜。積一層具有某些特殊性能的薄膜。 包括包括 蒸發(fā)沉積蒸發(fā)沉積( (蒸鍍蒸鍍) )、濺射沉積濺射沉積( (濺射濺射)和和離子鍍離子鍍等。等?；瘜W(xué)氣相沉積：Chemical Vapor Deposition （CVD） 把含有構(gòu)成薄膜元素的一種或幾種化合物的單質(zhì)氣體供給把含有構(gòu)成薄膜元素的一種或幾種化合物的單質(zhì)氣體供給基片，利用加熱、等離子體、紫外光以及激光等能源，借助氣基片，利用加熱、等離子體、紫外光以及激光等能源，借助氣相作用或在基板表面的化學(xué)反應(yīng)（熱分解或化學(xué)合成）生長(zhǎng)要相

4、作用或在基板表面的化學(xué)反應(yīng)（熱分解或化學(xué)合成）生長(zhǎng)要求的薄膜。求的薄膜。 物理氣相沉積技術(shù)物理氣相沉積技術(shù)nPVD（Physical Vapor Deposition）l是一種物理氣相反應(yīng)生長(zhǎng)方法，沉積過(guò)程通常是在是一種物理氣相反應(yīng)生長(zhǎng)方法，沉積過(guò)程通常是在真空或者低氣壓條件下進(jìn)行（可能伴有氣體放電），真空或者低氣壓條件下進(jìn)行（可能伴有氣體放電），即在低溫等離子體中進(jìn)行的，涂層的物質(zhì)源通常是即在低溫等離子體中進(jìn)行的，涂層的物質(zhì)源通常是固態(tài)物質(zhì)，經(jīng)固態(tài)物質(zhì)，經(jīng)“蒸發(fā)蒸發(fā)”或者或者“濺射濺射”后在零件表面后在零件表面生成與基材性能完全不同的新的固態(tài)物質(zhì)涂層。生成與基材性能完全不同的新的固態(tài)物質(zhì)涂層

5、。n 基本分類基本分類l蒸發(fā)法蒸發(fā)法(真空蒸鍍真空蒸鍍)l濺射法濺射法l離子鍍離子鍍塊狀材料塊狀材料 (靶材靶材)擴(kuò)散、吸附、凝擴(kuò)散、吸附、凝結(jié)成薄膜結(jié)成薄膜物質(zhì)輸運(yùn)物質(zhì)輸運(yùn)能量輸運(yùn)能量輸運(yùn)能量能量襯底襯底塊狀材料塊狀材料 (靶材靶材)物質(zhì)輸運(yùn)物質(zhì)輸運(yùn)能量輸運(yùn)能量輸運(yùn)能量能量擴(kuò)散、吸附、凝擴(kuò)散、吸附、凝結(jié)成薄膜結(jié)成薄膜襯底襯底 原理：將待成膜的物質(zhì)置于真空中進(jìn)行蒸發(fā)或升華，使之在工件或基片表面析出的過(guò)程。主要優(yōu)點(diǎn)u操作方便，沉積參數(shù)易于控制；操作方便，沉積參數(shù)易于控制；u制膜純度高，可用于薄膜性質(zhì)研究；制膜純度高，可用于薄膜性質(zhì)研究；u可監(jiān)測(cè)鍍膜，對(duì)薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行研究；可監(jiān)測(cè)鍍膜，

6、對(duì)薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行研究；u膜沉積速率快還可以多塊同時(shí)蒸鍍；膜沉積速率快還可以多塊同時(shí)蒸鍍；缺點(diǎn)缺點(diǎn) 沉積溫度較高，膜與基片的結(jié)合強(qiáng)度不高。沉積溫度較高，膜與基片的結(jié)合強(qiáng)度不高。 真空蒸發(fā)鍍膜真空蒸發(fā)鍍膜 真空室內(nèi)加熱的固體材料被蒸發(fā)汽化或升華后，凝結(jié)沉真空室內(nèi)加熱的固體材料被蒸發(fā)汽化或升華后，凝結(jié)沉積到一定溫度的襯底材料表面。形成薄膜經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程：積到一定溫度的襯底材料表面。形成薄膜經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程： 蒸發(fā)或升華蒸發(fā)或升華。通過(guò)一定加熱方式使被蒸發(fā)材料受熱。通過(guò)一定加熱方式使被蒸發(fā)材料受熱蒸發(fā)或升華，由固態(tài)或液態(tài)變成氣態(tài)。蒸發(fā)或升華，由固態(tài)或液態(tài)變成氣態(tài)。輸運(yùn)到襯底輸運(yùn)到襯底。氣態(tài)原子或

7、分子在真空狀態(tài)及一定蒸。氣態(tài)原子或分子在真空狀態(tài)及一定蒸氣壓條件下由蒸發(fā)源輸運(yùn)到襯底。氣壓條件下由蒸發(fā)源輸運(yùn)到襯底。吸附、成核與生長(zhǎng)吸附、成核與生長(zhǎng)。通過(guò)粒子對(duì)襯底表面的碰撞，。通過(guò)粒子對(duì)襯底表面的碰撞，襯底表面對(duì)粒子的吸附以及在表面的遷移完成成核襯底表面對(duì)粒子的吸附以及在表面的遷移完成成核與生長(zhǎng)過(guò)程。是一個(gè)以能量轉(zhuǎn)換為主的過(guò)程。與生長(zhǎng)過(guò)程。是一個(gè)以能量轉(zhuǎn)換為主的過(guò)程。 1. 工藝原理工藝原理裝置 真空系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)、基片撐架、擋板、監(jiān)控系統(tǒng)真空系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)、基片撐架、擋板、監(jiān)控系統(tǒng)真空蒸發(fā)設(shè)備主要部分：真空蒸發(fā)設(shè)備主要部分：1. 真空系統(tǒng)：為蒸發(fā)過(guò)程提供真空環(huán)境真空系統(tǒng)：為蒸發(fā)過(guò)程提供真空

8、環(huán)境2. 蒸發(fā)系統(tǒng)：放置蒸發(fā)源的裝置，以及加熱和測(cè)蒸發(fā)系統(tǒng)：放置蒸發(fā)源的裝置，以及加熱和測(cè) 溫裝置溫裝置3. 基板及加熱系統(tǒng)：該系統(tǒng)是用來(lái)放置硅片或其基板及加熱系統(tǒng)：該系統(tǒng)是用來(lái)放置硅片或其 它襯底，對(duì)襯底加熱及測(cè)溫裝置它襯底，對(duì)襯底加熱及測(cè)溫裝置2. 2. 工藝方法工藝方法（1）對(duì)于單一成分，常見(jiàn)加熱方式有）對(duì)于單一成分，常見(jiàn)加熱方式有電阻加熱、電子束電阻加熱、電子束加熱、高頻感應(yīng)加熱、電弧加熱和激光加熱。加熱、高頻感應(yīng)加熱、電弧加熱和激光加熱。1 1）電阻加熱）電阻加熱 電阻作為蒸發(fā)源，通過(guò)電流受熱后蒸發(fā)成膜。電阻作為蒸發(fā)源，通過(guò)電流受熱后蒸發(fā)成膜。使用的材料有：使用的材料有：W、Mo、N

9、b、Ta等。等。 加熱絲加熱絲加熱舟加熱舟坩堝坩堝盒狀源（盒狀源（Knudsen Cell） 缺點(diǎn)缺點(diǎn)（1）坩堝、加熱元件以及各種支撐部件可能造成污坩堝、加熱元件以及各種支撐部件可能造成污染；染；（2）電阻加熱的加熱功率和加熱溫度受到限制電阻加熱的加熱功率和加熱溫度受到限制（3）不適用于高純和難熔物質(zhì)的蒸發(fā)）不適用于高純和難熔物質(zhì)的蒸發(fā)Natural World “Atomic-World”Target/evaporated sourceSubstrate surfaceAtomic rainClustersParticlesDischargeImpurity, ContaminationVa

10、cuumCloudEarth surface - groundNatural rainSnowHailThunder stormDust, PollutionEnvironmental protectionCloudtargetsubstrate原子層的晶體生長(zhǎng)原子層的晶體生長(zhǎng)“世界世界”與自然世界的比擬與自然世界的比擬3 3、薄膜生長(zhǎng)的三種模式：島狀、層狀和層狀、薄膜生長(zhǎng)的三種模式：島狀、層狀和層狀- -島狀島狀1）島狀生長(zhǎng)）島狀生長(zhǎng)(Volmer-Weber)模式模式 ： 被沉積物質(zhì)的原子或分子更傾向于自己相互鍵合起來(lái)，而避被沉積物質(zhì)的原子或分子更傾向于自己相互鍵合起來(lái)，而避免與襯底原子鍵

11、合，即被沉積物質(zhì)與襯底之間的浸潤(rùn)性較差；免與襯底原子鍵合，即被沉積物質(zhì)與襯底之間的浸潤(rùn)性較差；金屬在非金屬襯底上生長(zhǎng)大都采取這種模式。對(duì)很多薄膜與金屬在非金屬襯底上生長(zhǎng)大都采取這種模式。對(duì)很多薄膜與襯底的組合來(lái)說(shuō)，只要沉積溫度足夠高，沉積的原子具有一襯底的組合來(lái)說(shuō)，只要沉積溫度足夠高，沉積的原子具有一定的擴(kuò)散能力，薄膜的生長(zhǎng)就表現(xiàn)為島狀生長(zhǎng)模式。定的擴(kuò)散能力，薄膜的生長(zhǎng)就表現(xiàn)為島狀生長(zhǎng)模式。島狀生長(zhǎng)型薄膜生長(zhǎng)的四個(gè)階段： a. 成核：在此期間形成許多小的晶核； b. 晶核長(zhǎng)大并形成較大的島：這些島常具有小晶體 的形狀； c. 島與島之間聚接形成含有空溝道的網(wǎng)絡(luò) d. 溝道被填充：在薄膜的生長(zhǎng)過(guò)

12、程中，當(dāng)晶核一旦形成并達(dá)到一定尺寸之后，另外再撞擊的離子不會(huì)形成新的晶核，而是依附在已有的晶核上或已經(jīng)形成的島上。分離的晶核或島逐漸長(zhǎng)大彼此結(jié)合便形成薄膜。2）層狀生長(zhǎng)（）層狀生長(zhǎng)（Frank-van der Merwe)模式：模式： 當(dāng)被沉積物質(zhì)與襯底之間浸潤(rùn)性很好時(shí)，被沉積物質(zhì)的原子當(dāng)被沉積物質(zhì)與襯底之間浸潤(rùn)性很好時(shí)，被沉積物質(zhì)的原子更傾向于與襯底原子鍵合。因此，薄膜從形核階段開(kāi)始即采更傾向于與襯底原子鍵合。因此，薄膜從形核階段開(kāi)始即采取二維擴(kuò)展模式，沿襯底表面鋪開(kāi)。在隨后的過(guò)程中薄膜生取二維擴(kuò)展模式，沿襯底表面鋪開(kāi)。在隨后的過(guò)程中薄膜生長(zhǎng)將一直保持這種層狀生長(zhǎng)模式。長(zhǎng)將一直保持這種層狀生

13、長(zhǎng)模式。特點(diǎn)：沉積原子在襯底的表面以單原子層的形式均勻地覆蓋一層，然后再在三維方向上生長(zhǎng)第二層、第三層。 一般在襯底原子與沉積原子之間的鍵能接近于沉積原子相互之間鍵能的情況下（共格）發(fā)生這種生長(zhǎng)方式的生長(zhǎng)。 以這種方式形成的薄膜，一般是單晶膜，并且和襯底有確定的取向關(guān)系。例如在Au襯底上生長(zhǎng)Pb單晶膜、在PbS襯底上生長(zhǎng)PbSe單晶膜等。 3）層狀）層狀-島狀島狀(Stranski-Krastanov)生長(zhǎng)模式：生長(zhǎng)模式： 在層狀在層狀-島狀中間生長(zhǎng)模式中，在最開(kāi)始一兩個(gè)原子層厚度的島狀中間生長(zhǎng)模式中，在最開(kāi)始一兩個(gè)原子層厚度的層狀生長(zhǎng)之后，生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)化為島狀模式。導(dǎo)致這種模式轉(zhuǎn)層狀生長(zhǎng)之后，

14、生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)化為島狀模式。導(dǎo)致這種模式轉(zhuǎn)變的物理機(jī)制比較復(fù)雜，但根本的原因應(yīng)該可以歸結(jié)為薄膜變的物理機(jī)制比較復(fù)雜，但根本的原因應(yīng)該可以歸結(jié)為薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中各種能量的相互消長(zhǎng)。生長(zhǎng)過(guò)程中各種能量的相互消長(zhǎng)。特點(diǎn)：生長(zhǎng)機(jī)制介于核生長(zhǎng)型和層生長(zhǎng)型的中間狀態(tài)。當(dāng)襯底原子與沉積原子之間的鍵能大于沉積原子相互之間鍵能的情況下（準(zhǔn)共格）多發(fā)生這種生長(zhǎng)方式的生長(zhǎng)。 在半導(dǎo)體表面形成金屬膜時(shí)常呈現(xiàn)這種方式的生長(zhǎng)。例如在Ge表面上沉積Cd，在Si表面上沉積Bi、Ag等都屬于這種類型。 非單質(zhì)蒸發(fā)鍍膜 合金蒸發(fā)鍍膜 避免分餾 化合物蒸發(fā)鍍膜 避免分解 補(bǔ)足方式 分子束外延蒸發(fā)鍍膜 （molecular beam ep

15、itaxy, MBE） 高真空 外延 所謂濺射是指所謂濺射是指荷能粒荷能粒子子在在電場(chǎng)作用電場(chǎng)作用下，高速轟下，高速轟擊固體表面（靶），經(jīng)過(guò)擊固體表面（靶），經(jīng)過(guò)能量交換與轉(zhuǎn)移，使固體能量交換與轉(zhuǎn)移，使固體原子（或分子）從表面射原子（或分子）從表面射出的現(xiàn)象。出的現(xiàn)象。濺濺射射濺射時(shí)入射粒子的來(lái)源濺射時(shí)入射粒子的來(lái)源一般是利用輝光放電獲一般是利用輝光放電獲得。輝光放電是一種氣得。輝光放電是一種氣體放電的類型。是一種體放電的類型。是一種穩(wěn)定的自持放電。穩(wěn)定的自持放電。產(chǎn)生的離子轟擊靶材后，產(chǎn)生的離子轟擊靶材后，從而實(shí)現(xiàn)濺射鍍膜。從而實(shí)現(xiàn)濺射鍍膜。輝光放電輝光放電 在低氣壓（在低氣壓（110Pa的

16、的稀薄氣體中，在稀薄氣體中，在兩個(gè)電兩個(gè)電極間極間加上電壓時(shí)產(chǎn)生的加上電壓時(shí)產(chǎn)生的一種氣體放電現(xiàn)象。一種氣體放電現(xiàn)象。電場(chǎng)下工作氣體電離后，產(chǎn)生的電場(chǎng)下工作氣體電離后，產(chǎn)生的離子轟擊陰極靶材，離子轟擊陰極靶材， 激發(fā)出的二激發(fā)出的二次電子在電場(chǎng)作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，次電子在電場(chǎng)作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，途中與氣體分子碰撞發(fā)生電離，途中與氣體分子碰撞發(fā)生電離，受激發(fā)分子中降回至基態(tài)時(shí)會(huì)以受激發(fā)分子中降回至基態(tài)時(shí)會(huì)以光的形式釋放出能量，離子則在光的形式釋放出能量，離子則在電場(chǎng)下向陰極運(yùn)動(dòng)。因此輝光放電場(chǎng)下向陰極運(yùn)動(dòng)。因此輝光放電是一種電是一種自持過(guò)程。自持過(guò)程。v從陰極到陽(yáng)極可將輝光放電分為三個(gè)區(qū)域：從陰極到

17、陽(yáng)極可將輝光放電分為三個(gè)區(qū)域：，最為復(fù)雜，可分成最為復(fù)雜，可分成、幾個(gè)部分。（了解）幾個(gè)部分。（了解）v（了解即可）（了解即可）v（了解即可）（了解即可）v（了解即可）（了解即可） 該區(qū)緊靠陰極表面一層，由于電子剛剛從陰極表面該區(qū)緊靠陰極表面一層，由于電子剛剛從陰極表面逸出，能量較小，還不足以使氣體激發(fā)電離，所以逸出，能量較小，還不足以使氣體激發(fā)電離，所以，但，但。 電子獲得足夠的能量后，能電子獲得足夠的能量后，能，形成陰極輝光層。形成陰極輝光層。v（了解即可）（了解即可） 隨著電子在電場(chǎng)中獲得的能量不斷增加，使氣體隨著電子在電場(chǎng)中獲得的能量不斷增加，使氣體原子產(chǎn)生大量的電離，在該區(qū)域內(nèi)原子產(chǎn)

18、生大量的電離，在該區(qū)域內(nèi)，該區(qū)稱為克魯，該區(qū)稱為克魯斯暗區(qū)。斯暗區(qū)。 由于從陰極逸出的電子經(jīng)過(guò)多次非彈性碰撞，大由于從陰極逸出的電子經(jīng)過(guò)多次非彈性碰撞，大部分電子能量降低，加上陰極暗區(qū)電離產(chǎn)生大量部分電子能量降低，加上陰極暗區(qū)電離產(chǎn)生大量電子進(jìn)入這一區(qū)域，導(dǎo)致電子進(jìn)入這一區(qū)域，導(dǎo)致而產(chǎn)生而產(chǎn)生光能，形成負(fù)輝光區(qū)。光能，形成負(fù)輝光區(qū)。v（了解即可）（了解即可） 法拉第暗區(qū)即負(fù)輝光區(qū)至正柱區(qū)的中間過(guò)渡區(qū)，法拉第暗區(qū)即負(fù)輝光區(qū)至正柱區(qū)的中間過(guò)渡區(qū)，電子在該區(qū)內(nèi)由于電子在該區(qū)內(nèi)由于，繼續(xù)，繼續(xù)，。 陽(yáng)極暗區(qū)是正柱區(qū)和陽(yáng)極之間的區(qū)域，它是一個(gè)陽(yáng)極暗區(qū)是正柱區(qū)和陽(yáng)極之間的區(qū)域，它是一個(gè)可有可無(wú)的區(qū)域，取決

19、于外電路電流大小及陽(yáng)極可有可無(wú)的區(qū)域，取決于外電路電流大小及陽(yáng)極面積和形狀等因素。面積和形狀等因素。v（了解即可）（了解即可） 一個(gè)入射于靶面的離子，使靶面濺射出來(lái)的原子數(shù)稱為一個(gè)入射于靶面的離子，使靶面濺射出來(lái)的原子數(shù)稱為，用，用 表示?？梢?jiàn)，表示?？梢?jiàn)，。 影響濺射率大小的主要因素有：影響濺射率大小的主要因素有：、。其中入射離子的能量起主要作用。其中入射離子的能量起主要作用。入射離子數(shù)出射原子數(shù)S離子轟擊時(shí)存在閾值離子轟擊時(shí)存在閾值 E0，只有只有 E E0時(shí)，才會(huì)產(chǎn)時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生濺射粒子。生濺射粒子。通常金屬通常金屬20-40ev與入射離子能量的關(guān)系與入射離子能量的關(guān)系濺射率呈現(xiàn)周期性；濺

20、射率呈現(xiàn)周期性；同一周期中，濺射率基本隨同一周期中，濺射率基本隨Z增大，惰性元素的濺射率最高，增大，惰性元素的濺射率最高， 而中部元素濺射率最小。而中部元素濺射率最小。與入射角的關(guān)系與入射角的關(guān)系A(chǔ)r）入射角：離子入射方向與被濺射靶材表面法線之間的夾角，濺射率隨入射角的增加，以正切規(guī)律增加，當(dāng)入射角接近80度時(shí)，濺射率迅速下降。）對(duì)于輕元素靶材和重離子入射，隨角度的變 化明顯。離子轟擊離子轟擊固體表面固體表面所引起的所引起的各種效應(yīng)各種效應(yīng)3. 離子鍍膜離子鍍膜當(dāng)溫度增高到使原子（分子）間的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與電離能相當(dāng)?shù)漠?dāng)溫度增高到使原子（分子）間的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與電離能相當(dāng)?shù)臅r(shí)候，物質(zhì)就變成了一團(tuán)由電

21、子、離子和中性粒子組成的混合時(shí)候，物質(zhì)就變成了一團(tuán)由電子、離子和中性粒子組成的混合物，統(tǒng)稱為等離子體也被稱作物質(zhì)的第四態(tài)，可看作部分電離物，統(tǒng)稱為等離子體也被稱作物質(zhì)的第四態(tài)，可看作部分電離的氣體。的氣體。等離子體的基本粒子元是正負(fù)荷電的粒子（離子），而不是其等離子體的基本粒子元是正負(fù)荷電的粒子（離子），而不是其結(jié)合體，異類帶電粒子之間是相互結(jié)合體，異類帶電粒子之間是相互“自由自由”和獨(dú)立的。等離子和獨(dú)立的。等離子體粒子之間的相互作用力是電磁力。體粒子之間的相互作用力是電磁力。這就是等離子體狀態(tài)。這就是等離子體狀態(tài)。地球上，人們最早見(jiàn)到的等離子體是火焰、閃電和極光。地球上，人們最早見(jiàn)到的等離子

22、體是火焰、閃電和極光。定義: 在真空條件下，利用氣體放電使被氣化的物質(zhì)（鍍料）部分離子化，使這些帶電的粒子轟擊襯底表面，同時(shí)沉積于襯底上并形成薄膜的一種氣相沉積法。特點(diǎn): 襯底被工作氣體電離后產(chǎn)生的離子轟擊，再被氣化和電離后產(chǎn)生的離子轟擊和（或）覆蓋 襯底前有個(gè)氣體放電空間 鍍料氣化后的粒子引入此放電空間并使其部分離子化 達(dá)不到離子化的鍍料粒子處于激發(fā)態(tài)，故而發(fā)出特定顏色的光 工作氣體的離子和鍍料離子一起受到電場(chǎng)加速而沉積到襯底表面 成膜界面結(jié)合力強(qiáng) （襯底表面清潔，偽鍍層） 薄膜致密度高，殘余應(yīng)力小 薄膜沉積均勻3. 離子鍍膜離子鍍膜濺射鍍膜離子鍍膜襯底在陽(yáng)極，鍍料（靶材）在陰極鍍料接觸襯底

23、瞬間為原子或分子態(tài)襯底在陰極，鍍料（蒸發(fā)源*）在陽(yáng)極鍍料接觸襯底瞬間為離子態(tài)工作氣體被電場(chǎng)擊穿電離后，其荷電粒子（離子）在電場(chǎng)作用下飛向陰極的鍍料靶材，將靶材的原子或分子擊出。靶材的被擊出的原子或分子沉積到襯底上。鍍料受熱氣化*。金屬氣體被導(dǎo)入襯底前的等離子區(qū)* * ，部分金屬原子在等離子區(qū)內(nèi)被電離成為離子態(tài)，金屬離子在電場(chǎng)作用下飛向陰極的襯底，轟擊襯底后沉積于其上。工作氣體的離子對(duì)襯底有清洗作用。* 鍍料可以是工作氣體， * * 高電壓在兩極間引起低氣壓放電而造成1、淀積粒子的過(guò)程、淀積粒子的過(guò)程蒸發(fā)：熱交換過(guò)程，氣化過(guò)程，蒸發(fā)粒子能量低、附蒸發(fā)：熱交換過(guò)程，氣化過(guò)程，蒸發(fā)粒子能量低、附著力

24、低；著力低；濺射：碰撞，動(dòng)量交換過(guò)程，能量交換率高，濺射粒濺射：碰撞，動(dòng)量交換過(guò)程，能量交換率高，濺射粒子能量高，附著力好。子能量高，附著力好。2、淀積粒子的角分布、淀積粒子的角分布 蒸發(fā)：余弦分布，膜厚分布不均；蒸發(fā)：余弦分布，膜厚分布不均；濺射：軸平面對(duì)稱性分布，狀態(tài)與入射粒子動(dòng)能有關(guān)。濺射：軸平面對(duì)稱性分布，狀態(tài)與入射粒子動(dòng)能有關(guān)。3、逸出粒子性質(zhì)、逸出粒子性質(zhì)蒸發(fā)：不帶電，極少熱電子發(fā)射；蒸發(fā)：不帶電，極少熱電子發(fā)射；濺射：離子種類多，性質(zhì)各異，中性原子、正負(fù)離子、濺射：離子種類多，性質(zhì)各異，中性原子、正負(fù)離子、高能電子、光子、低能原子或離子團(tuán)、氣體分子、解吸高能電子、光子、低能原子或離子團(tuán)、氣體分子、解吸附原子分子、入射離子。附原子分子、入射離子。4、合金的蒸發(fā)、濺射不同、合金的蒸發(fā)、濺射不同（1）粒子的產(chǎn)生過(guò)程）粒子的產(chǎn)生過(guò)程蒸發(fā)：要出現(xiàn)分餾，膜成分偏離源組分，各元素的蒸發(fā)速率相蒸發(fā)：要出現(xiàn)分餾，膜成分偏離源組分，各元素的蒸發(fā)速率相差較大，膜成分隨蒸發(fā)