第二章 真空鍍膜技術(shù)的物理課件

第二章

真空鍍膜技術(shù)的物理基礎(chǔ)

Ch.2PhysicalFoundationofVacuumCoatingTechnology第二章真空鍍膜技術(shù)的物理本章簡(jiǎn)要介紹真空鍍膜所涉及的一些通用的物理概念，為以后各章的原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)確定提供基本的理論依據(jù)。鍍膜過(guò)程中，原材料的粒子（原子、離子、分子或分子團(tuán)）從氣相到基體表面上淀積成固態(tài)薄膜，經(jīng)歷了一系列相變過(guò)程，PVD還經(jīng)歷了由固相變?yōu)闅庀嗟倪^(guò)程。相變過(guò)程：固相—?dú)庀唷较啵☉B(tài)）—固相PVD鍍膜工藝包括離散（蒸發(fā)、濺射）過(guò)程、輸運(yùn)（遷移）過(guò)程、沉積（淀積）過(guò)程三部分。CVD鍍膜工藝包括輸運(yùn)（遷移）過(guò)程、沉積（淀積）過(guò)程和穿插于二過(guò)程之間的反應(yīng)過(guò)程三部分。

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.1離散過(guò)程的物理基礎(chǔ)

Physicalfoundationofscatteringprocess第二章真空鍍膜技術(shù)的物理PVD工藝中的離散過(guò)程，是將固體原材料轉(zhuǎn)化為可以遷移的氣相成分的步驟，常用方法有蒸發(fā)和濺射兩種方法。對(duì)此二過(guò)程的分析：

質(zhì)量守恒及質(zhì)量遷移；

能量守恒及能量遷移

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理蒸發(fā)過(guò)程分析

原料固相——液相——?dú)庀嗌贁?shù)直接升華，固相——?dú)庀嗳玢t原料參與相變的量：首先全部液化，然后部分汽化——感應(yīng)坩堝或者：只有一部分參與液化和汽化，其它只是受熱升溫——電子槍?zhuān)す馑枰臒崃浚汗滔嗌郎責(zé)?、熔化熱、液相升溫?zé)?、汽化潛熱熱損失量：坩堝熱損失

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理濺射過(guò)程分析

原料固相——?dú)庀?，原料參與相變的量：只有被濺射原料參與濺射過(guò)程，其它原料只是受熱升溫，所需能量：材料被濺射所需能量，僅占%損失能量：

產(chǎn)生入射離子所消耗的能量；

離子入射動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為靶的熱量損失

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.2輸運(yùn)過(guò)程的氣體分子運(yùn)動(dòng)論基礎(chǔ)

Moleculargasdynamicsfortransferprocess第二章真空鍍膜技術(shù)的物理對(duì)于膜材粒子（蒸汽或?yàn)R射顆粒）的空間輸運(yùn)過(guò)程，常借用平衡態(tài)理想氣體分子運(yùn)動(dòng)論的方法和結(jié)論，來(lái)描述鍍膜過(guò)程中的殘余氣體、工作氣體、甚至金屬蒸汽的性質(zhì)。Perfect(ideal)gasesatequilibriousstates第二章真空鍍膜技術(shù)的物理1)氣體分子的速度分布—麥?zhǔn)戏植?/p>

Maxwelldistributionofmolecularvelocities速率分布

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2)分子間的空間平均碰撞次數(shù)—平均碰撞率

Themeannumberofmolecularcollisions—collisionrateS-1

20℃，1atm，air

=4.63×109s-1

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理3)離子、電子在氣體分子中的平均碰撞次數(shù)

Themeannumberofioncollisionsingas

=2.58×103m/s

s-1

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理Themeannumberofelectroncollisionsingass-1

air=5.93×105m/s第二章真空鍍膜技術(shù)的物理4)氣體分子、離子、電子的平均自由程

Meanfreepathofgas

mMeanfreepathofmistralgas

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理Meanfreepathofionsingas

Meanfreepathofelectronsingas第二章真空鍍膜技術(shù)的物理5)自由程分布率

Distributionoffreepath

用于計(jì)算工作壓力

gasionsingaselectronsingas第二章真空鍍膜技術(shù)的物理6)氣體分子入射率

Impingementrate

—余弦定律Knudsonlaw

數(shù)量Numbers-1m-2

體積Volumem3s-1m2質(zhì)量Masskgs-1m-2

方向Direction第二章真空鍍膜技術(shù)的物理立體角Solidangle

本結(jié)論不僅用于沉積速率Depositionrate計(jì)算，也用于飛離表面的情況，蒸發(fā)速率Evaporationrate（甚至濺射速率Sputteringrate）的計(jì)算第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.3氣固間相互作用

Interactionofgasandvaporwithsurface第二章真空鍍膜技術(shù)的物理

淀積成膜的機(jī)制mechanism：氣體或蒸汽分子在固體表面的吸附Adsorption（或稱(chēng)粘附）吸附的分類(lèi)classification：物理吸附

化學(xué)吸附

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理物理吸附

physisorptionsphysicaladsorption吸附力：范氏力forceofVanDevWaals分子間力，intermolecularforce包括靜電力、誘導(dǎo)力、彌散力物理吸附的分子力曲線(xiàn)和分子位能曲線(xiàn)P6Fig2—1表面對(duì)單一分子的吸附力：電鏡像力，分子力的綜合。

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理化學(xué)吸附

chemisorptionschemicaladsorption吸附力：價(jià)鍵力forceofvalencebond原子間力interatomicforce包括離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、氫鍵化學(xué)吸附的位能曲線(xiàn)P9Fig2—4第二章真空鍍膜技術(shù)的物理吸附參量：

吸附幾率,粘附系數(shù)stickingcoefficient（stickingprobability）=adsorptionrate/impingementrate

吸附時(shí)間sojourntime:吸附熱heatofadsorption：吸附過(guò)程所放出的熱量物理吸附熱energyofphysicaladsorption與液化熱的量級(jí)相近化學(xué)吸附熱heatofchemicaladsorption與反應(yīng)熱的量級(jí)相近激活能activationenergy表面覆蓋度coverage吸附中心

吸附位

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理一些術(shù)語(yǔ)

terms

—關(guān)于荷能粒子與表面的相互作用

荷能粒子chargedenergyparticles背散射backscattering俘獲entrapment貫穿penetration再釋release(表面)濺射sputtering濺射閾thresholdenergyofsputtering濺射產(chǎn)額sputteringyield氣體濺射gassputtering損傷damage第二章真空鍍膜技術(shù)的物理電子誘導(dǎo)脫附electroninduceddesorptionEID電子發(fā)射electronemission熱電子發(fā)射thermionicemission光電子發(fā)射photo-electricemission場(chǎng)致發(fā)射fieldemission二次電子發(fā)射secondaryelectronemission電子、離子俄歇電子發(fā)射Augerelectronemission

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.4薄膜生長(zhǎng)過(guò)程及其影響因素

Filmgrowthprocessanditsaffectingfactors第二章真空鍍膜技術(shù)的物理薄膜的生長(zhǎng)模式（Filmgrowingmodels）

島狀生長(zhǎng)模式V-M（volmer-weber） 模式——主要層狀生長(zhǎng)模式F-M（Frank-VanderMerwe）模式混合生長(zhǎng)模式

S-K（Stranski-Krastanov）模式

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理薄膜的島狀生長(zhǎng)過(guò)程

1)點(diǎn)—線(xiàn)—網(wǎng)—膜P11Fig2-52-6growthprocessofthinfilmnuclear—line—net—film點(diǎn)—凝結(jié)成晶核大小2nm間距30nm隨機(jī)分布；長(zhǎng)大線(xiàn)—晶核連接入射原子、分子在基體表面自由移動(dòng)的結(jié)果晶核合并較大晶核吃掉較小晶核、合并后晶核的形狀和方位變化，開(kāi)始再結(jié)晶網(wǎng)—連成網(wǎng)絡(luò)膜—增厚成膜膜的形態(tài)—單晶膜、多晶膜、外延膜、非晶膜

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理影響薄膜生長(zhǎng)的因素

factorsaffectingthefilmgrowth

(1)

基體表面的狀態(tài)有無(wú)晶格結(jié)構(gòu)缺陷、原子階梯（吸附空位）表面平整程度形成第一層膜后，表面越光滑，新晶核越少有無(wú)表面污染雜質(zhì)成為吸附中心(2)

基片的溫度溫度升高，沉積的粒子自由移動(dòng)快，成核少而大，不易連成網(wǎng)第二章真空鍍膜技術(shù)的物理(3)

入射粒子的狀態(tài)具有的動(dòng)能—?jiǎng)幽芨咝?，可以轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒砻娴倪w移能，提高遷移率，晶核少而大；但動(dòng)能過(guò)高，轟擊基片，使表面產(chǎn)生缺陷，利于晶核生成，晶核變多入射的方向—傾斜于表面，利于粒子在表面的遷移，不利于成連續(xù)膜

(4)成膜方法蒸發(fā)初始晶核少而大，密度低；濺射初始晶核多而小，密度高

影響薄膜生長(zhǎng)的因素(續(xù))

factorsaffectingthefilmgrowth

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.5薄膜的結(jié)構(gòu)

Structureoffilm第二章真空鍍膜技術(shù)的物理薄膜的結(jié)構(gòu)包括：

組織結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)1）組織結(jié)構(gòu)（1）無(wú)定形（非晶）結(jié)構(gòu)—無(wú)序結(jié)構(gòu)，玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)。近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序，無(wú)晶體特征類(lèi)無(wú)定形結(jié)構(gòu)——由極小〔＜2nｍ＝的晶粒無(wú)序排列而成。（2）多晶結(jié)構(gòu)——微晶薄膜，由許多微晶（10~100nm）排列超微粒薄膜，由許多微晶（＜10nm＝排列排列方式：無(wú)序多晶薄膜——無(wú)序排列晶粒擇優(yōu)取向——錐形（準(zhǔn)柱形）結(jié)構(gòu)；柱形結(jié)構(gòu)；纖維結(jié)構(gòu)（3）單晶結(jié)構(gòu)——外延薄膜。以特定的單晶晶面作為基體表面，生長(zhǎng)出具有基體晶體結(jié)構(gòu)的單晶薄膜-稱(chēng)為外延薄膜

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2）晶體結(jié)構(gòu)——晶體薄膜中微晶的晶型和晶格常數(shù)近似認(rèn)為：微晶的晶體結(jié)構(gòu)與塊狀材料相同，只是晶粒的取向和大小與塊狀材料不同。實(shí)際偏差很大3）表面結(jié)構(gòu)——主要影響因素：基片溫度，表面粗糙度，氣體壓力，膜晶體結(jié)構(gòu)理論上講：薄膜應(yīng)具有盡可能小的表面積（理想平面）以降低自身能量。實(shí)際上：薄膜的實(shí)際表面積＞＞幾何面積，厚膜可能大于100倍。因?yàn)橛性S多孔洞，內(nèi)表面積很大第二章真空鍍膜技術(shù)的物理產(chǎn)生孔洞的原因：某些優(yōu)先生長(zhǎng)的峰狀微晶產(chǎn)生陰影效應(yīng)，使某些局部無(wú)法受到氣相原子的入射；殘余氣壓過(guò)高時(shí)，入射原子在氣相中先凝結(jié)成微粒，再在基片上松散堆積，多孔性；基片溫度低，無(wú)表面遷移和重新排列

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.6薄膜的力學(xué)性質(zhì)及其影響因素

Filmpropertiesandtheiraffectingfactors第二章真空鍍膜技術(shù)的物理薄膜性質(zhì)包括：力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)等方面。本節(jié)主要講薄膜的力學(xué)性質(zhì)：薄膜的力學(xué)性質(zhì)與薄膜的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，最主要的力學(xué)性質(zhì)是附著強(qiáng)度，內(nèi)應(yīng)力，彈性、強(qiáng)度、硬度和耐磨性等。附著性能（附著強(qiáng)度）取決于薄膜生長(zhǎng)的初始階段，而其它力學(xué)性質(zhì)主要依從于薄膜的生長(zhǎng)階段和結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理1）薄膜應(yīng)力

薄膜單位面積截面所承受的來(lái)自基片約束的作用力（1）應(yīng)力的大小：拉應(yīng)力—薄膜沿膜-基界面收縮，基體對(duì)膜層產(chǎn)生拉應(yīng)力，取正值壓應(yīng)力—薄膜沿膜-基界面擴(kuò)展，基體對(duì)膜層產(chǎn)生壓應(yīng)力，取負(fù)值薄膜應(yīng)力會(huì)影響薄膜的機(jī)械、電、磁、光等性質(zhì)，還會(huì)產(chǎn)生膜基界面的剪切力薄膜內(nèi)應(yīng)力沿膜厚分布是不均勻的，膜脫落后常卷曲。

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理（2）應(yīng)力的起因與分類(lèi)：

包括熱應(yīng)力和本征應(yīng)力兩部分

熱應(yīng)力：膜材與基體材料的熱脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力（外應(yīng)力）降低熱應(yīng)力的方法：要求選材熱脹系數(shù)接近；沉積時(shí)基片溫度不要太高、分布均勻，本征應(yīng)力：膜層生長(zhǎng)及其結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力），其中包括淀積內(nèi)應(yīng)力和附加內(nèi)應(yīng)力：

淀積內(nèi)應(yīng)力薄膜形成與生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力薄膜與基片晶格失配（常數(shù)不同）；晶核合并、薄膜中的微孔、缺陷、薄膜的相變、自發(fā)退火等過(guò)程引起的體積變化（體積變大壓應(yīng)力，體積變小拉應(yīng)力）第二章真空鍍膜技術(shù)的物理附加內(nèi)應(yīng)力：由于暴露大氣后產(chǎn)生氧化、氮化而吸收氣體，體積變大內(nèi)應(yīng)力會(huì)在膜基界面間產(chǎn)生剪應(yīng)力，影響附著強(qiáng)度（3）應(yīng)力測(cè)量：懸臂法光學(xué)測(cè)位移第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2）附著強(qiáng)度（附著力）

（1）定義在膜-基界面處，使薄膜與基片分離所需要的垂直于界面的張力或平行于界面的剪切力。薄膜的附著性能——薄膜本身脆而易碎，為使之耐用，可靠，必須牢固地依附于基片上，附著性能就是薄膜與基片相互結(jié)合的性能。主要取決于二者界面的情況。第二章真空鍍膜技術(shù)的物理（2）附著類(lèi)型：①簡(jiǎn)單附著：有清楚的突變界面附著能在數(shù)值上等于分開(kāi)單位附著面所需要的功

——附著能

——薄膜表面能；

——基片表面能

如果是單純的物理附著，附著力主要是范德華力。對(duì)簡(jiǎn)單附著影響最大的是表面污染。

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理②擴(kuò)散附著：由于兩種材料相互擴(kuò)散，溶解而形成漸變界面實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散附著的方法：基片加熱法，離子注入法，離子轟擊法等。如果是單純物理附著，提高附著性能的原因可以解釋為實(shí)際結(jié)合（接觸）面積的增大。③中間層附著：在薄膜和基片間形成化合物中間層中間層可以是一種或多種化合物，可以是膜、基及氣體成分的化合物形成中間層的方法：反應(yīng)蒸發(fā)，反應(yīng)濺射，蒸發(fā)或?yàn)R射過(guò)渡層，基片表面摻雜第二章真空鍍膜技術(shù)的物理④宏觀(guān)效應(yīng)附著：機(jī)械鎖合基片上有分布適當(dāng)?shù)奈⒖?、裂縫，成膜時(shí)有膜材原子進(jìn)入形成互嵌（3）附著力——范德華力、化學(xué)鍵力、靜電力、機(jī)械鎖合力第二章真空鍍膜技術(shù)的物理（4）影響因素：基片表面狀態(tài)——清潔程度，是否有污染層材料自身的性質(zhì)——表面能量小的材料易于附著在表面能大的材料上，反之則很困難（如塑料鍍金屬）基片溫度——提高溫度利于擴(kuò)散，加速化學(xué)反應(yīng)，但溫度過(guò)高會(huì)使晶粒粗大，增加熱應(yīng)力沉積方法——蒸發(fā)〈濺射〈離子〉沉積速率——大，形成氧化物中間層少，膜結(jié)構(gòu)疏松，附著力差第二章真空鍍膜技術(shù)的物理（5）提高附著強(qiáng)度的方法基片的鍍前處理：去掉粉塵、油漬、氧化膜、吸附氣體；成膜時(shí)基片加熱：利于膜結(jié)構(gòu)缺陷的減少，再結(jié)晶加強(qiáng)，內(nèi)應(yīng)力??；但溫度過(guò)高熱應(yīng)力大；控制沉積速率：沉積過(guò)快不利再結(jié)晶等膜的正常生長(zhǎng)過(guò)程的進(jìn)行基片與膜之間打底膜、過(guò)渡膜、梯度膜；例如：鍍銀鋁電接頭，銀在鋁中的溶解度為1%，鋁上直接鍍銀，附著強(qiáng)度很差，銅在鋁中的溶解度為5.6%，鋁在銅中的溶解度為9.4%，銀在銅中的溶解度為8%，在鋁上鍍銅做底膜，再鍍銀。鍍后熱處理，在膜基界面處，形成擴(kuò)散合金層

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理（6）附著強(qiáng)度的測(cè)定方法：拉剝法，粘結(jié)膠帶在薄膜上；拉倒法，粘結(jié)金屬立柱在薄膜上；劃痕法，測(cè)定劃痕時(shí)摩擦力和摩擦系數(shù)，突變時(shí)為膜破；薄膜的電學(xué)性質(zhì)：薄膜電導(dǎo)、方塊電阻、電阻溫度系數(shù)由負(fù)變正薄膜的光學(xué)性質(zhì)：書(shū)中給出增透膜的光學(xué)原理第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.7氣體放電中的粒子碰撞

Particlecollisionphenomenaingasdischarge第二章真空鍍膜技術(shù)的物理分類(lèi)

Classification

條件

Condition附著碰撞

Attachmentcollisione+AA—

慢電子激發(fā)碰撞

Excitationcollisione+AA*+e激發(fā)電位

EvoltageUe電離碰撞

Ionizationcollisione+AA++2e電離電位

IvoltageUi復(fù)合碰撞

Recombinationcollisione+A+

A

A—+A+2A空間復(fù)合Recombinationinspace表面復(fù)合Recombinationonsurface第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.8冷陰極氣體放電（直流二極放電）

Gasdischargewithcoolcathode第二章真空鍍膜技術(shù)的物理結(jié)構(gòu)與伏安特性

Construction&Current-Voltagecharacteristics（外特性）

分段

非自持放電nonself-maintaineddischargeOC自持放電self-maintaineddischargeC以后自持放電不需要外界提供載流子（電子）湯生放電TownsenddischargeOABCD著火點(diǎn)sparkingpoint(breakdown)D點(diǎn)過(guò)渡段transitionrangeDE正常輝光放電normalglowdischargeEF異常輝光放電

abnormalglowdischargeFG弧光放電arcdischargeGH第二章真空鍍膜技術(shù)的物理各種放電的外在特征和內(nèi)部機(jī)制

characteristics&mechanismofdischarges

解釋為什么會(huì)有伏安特性曲線(xiàn)，從陰極發(fā)射電子的機(jī)制解釋正常輝光、異常輝光、弧光放電的放電特征(1)湯生放電TownsenddischargeOABCD暗放電dark外來(lái)受激電子被利用、達(dá)到飽和、產(chǎn)生自激載流子（空間繁流、電極發(fā)射）(2)著火點(diǎn)sparkingpoint(breakdown)D點(diǎn)光亮放電bright電極場(chǎng)致發(fā)射電子過(guò)渡段transitionrangeDE不需要高電壓維持電流，所以電流增加電壓反下降第二章真空鍍膜技術(shù)的物理(3)正常輝光放電normalglowdischargeEF陰極場(chǎng)致發(fā)射電子，靠增加發(fā)射面積提高電流，所以，電流增加，電壓不變。直至輝光布滿(mǎn)整個(gè)陰極。(4)異常輝光放電abnormalglowdischargeFG陰極場(chǎng)致發(fā)射電子，靠增加單位面積發(fā)射強(qiáng)度提高電流，所以，電流增加，需要電壓增加。輝光一直布滿(mǎn)整個(gè)陰極。(5)弧光放電arcdischarge

陰極發(fā)射大量電子，受正離子撞擊嚴(yán)重，發(fā)熱。轉(zhuǎn)為熱電子發(fā)射，能力大大加強(qiáng)，有所以，電流越大，電壓越低，稱(chēng)為負(fù)特性。

各種放電的外在特征和內(nèi)部機(jī)制（續(xù)）characteristics&mechanismofdischarges

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理3)輝光放電的極間參數(shù)分布

考察放電區(qū)間的內(nèi)特性：亮度、電位、電場(chǎng)、溫度的分布見(jiàn)P21Fig2—10(1)陰極區(qū)cathodeglow(dark)space共稱(chēng)陰極位降區(qū)cathodepotentialfallspace包括:阿斯登暗區(qū)Astondarkspace、陰極輝區(qū)cathodeglowspace、陰極暗區(qū)cathodedarkspace是放電的關(guān)鍵

隨后有負(fù)輝區(qū)negativeglowspace和法拉第暗區(qū)Faradaydarkspace。（2）正柱區(qū)positivecolumn等離子體plasma無(wú)明顯電壓降可長(zhǎng)可短（3）陽(yáng)極區(qū)anodedarkspace可有可無(wú)各區(qū)的特征規(guī)律

通過(guò)移動(dòng)電極觀(guān)察

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理（2）正柱區(qū)positivecolumn等離子體plasma無(wú)明顯電壓降可長(zhǎng)可短（3）陽(yáng)極區(qū)anodedarkspace可有可無(wú)各區(qū)的特征規(guī)律

通過(guò)移動(dòng)電極觀(guān)察

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理著火點(diǎn)與著火電壓

（擊穿電壓）

breakdownvoltage（sparkingpotential）

實(shí)際十分關(guān)心放電起輝條件。發(fā)現(xiàn)與極間距d和氣體壓力P有關(guān)，但不是獨(dú)立相關(guān)。帕邢定律

Paschen’slaw：著火電壓與Pd的乘積有關(guān)

見(jiàn)P242—18式帕邢曲線(xiàn)Paschen’scurve：見(jiàn)P24Fig2—12有極小值原因解釋?zhuān)鹤笾?/p>

Pd小，氣體分子少，電子碰撞次數(shù)少，需高電位提高電離幾率，右枝Pd大，氣體分子多，電子能量積累少，需高電位提高電離幾率實(shí)際應(yīng)用：合理選擇靶基距、氣體壓力和放電電壓

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理5）弧光放電

Arcdischarge

只需很小面積的電子發(fā)射，有輝光，稱(chēng)為陰極輝點(diǎn)、陰極斑點(diǎn)。正柱區(qū)變?yōu)榛≈鶇^(qū)低電壓、大電流、高溫度、強(qiáng)弧光鍍膜設(shè)備中與放電管中放電的不同：陽(yáng)極面積大而分散，導(dǎo)致正柱區(qū)（等離子區(qū)）、弧柱區(qū)分散，變得很大很淡，看不清邊緣，只看見(jiàn)輝光放電的陰極輝區(qū)和弧光放電的陰極斑點(diǎn)（弧豆）。第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.9熱陰極氣體放電（直流二極放電）

Gasdischargewithhotcathode第二章真空鍍膜技術(shù)的物理1）結(jié)構(gòu)construction改善電子發(fā)射機(jī)制，用外加熱源加熱電極，形成熱電子發(fā)射，使放電的其他維持條件更容易滿(mǎn)足。但屬于非自持放電。2)伏安特性Current-voltagecharacteristics見(jiàn)P28Fig2-16放電電流的大小與極間電壓關(guān)系不大（足夠電離電位就行），但與氣體壓力有明顯關(guān)系。3)著火電壓Sparkingvoltage見(jiàn)P29Fig2-17是指極間開(kāi)始產(chǎn)生明顯電離，產(chǎn)生等離子體。不同于冷陰極放電的著火電壓

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.10磁控輝光放電

Magnetronglowdischarge第二章真空鍍膜技術(shù)的物理1)電子在正交電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

Electronmovementinperpendicularelectromagneticfield（1）

電磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)constructionofelectromagneticfield平面正交電磁場(chǎng)

徑向電場(chǎng)軸向磁場(chǎng)

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理（2）

在真空中的運(yùn)動(dòng)Movementinvacuum軌跡：擺線(xiàn)（旋輪線(xiàn)）。當(dāng)磁場(chǎng)路徑彎曲時(shí)，軌跡隨之偏轉(zhuǎn)。（3）

在氣體中的運(yùn)動(dòng)Movementingases有碰撞.軌跡：一方面做擺線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一方面向陽(yáng)極靠近。（4）

磁控的結(jié)果Resultofmagnetron路徑、碰撞次數(shù)、電離幾率都大大增加第二章真空鍍膜技術(shù)的物理磁控放電的特點(diǎn)

Characteristicsofmagnetrondischarge（1）

維持放電的氣體壓力更低lowerpressure，有利于輸運(yùn)過(guò)程（2）

放電的著火電壓更低lowersparkingvoltage，不符合帕邢定律見(jiàn)P30Fig2-19（3）

伏安特性Current-voltagecharacteristicsI-Ucurve與異常輝光放電相似（電流與電壓對(duì)應(yīng)有關(guān)、可調(diào)）。但放電電壓顯著下降，10-2V即可，更安全。見(jiàn)P31Fig2-20（4）

放電集中于磁場(chǎng)較強(qiáng)之處Dischargeatstrongmagneticfieldarea電場(chǎng)、磁場(chǎng)與氣壓的合理匹配，是關(guān)鍵

第二章真空鍍膜技術(shù)的物理2.11高頻輝光放電

High-frequencyglowdischarge第二章真空鍍膜技術(shù)的物理1）概念Conception結(jié)構(gòu)與原理Construction&Principle在二電極間加上頻率在MHz以上的高頻交變電源而引發(fā)的氣體放電。工業(yè)常用頻率13.56MHz，因?yàn)樘幱诎l(fā)射頻率范圍，又稱(chēng)射頻輝光放電。Radio-frequency.小常識(shí)：“短波9~18MHz中波0.535~1.6MHz調(diào)頻立體聲87~108MHz。2）機(jī)制Mechanism放電時(shí)，主要是電子