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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划直流磁控溅射镀膜有哪些特点有利于哪些薄膜材料的制备,真空镀膜技术与设备复习思考题一、名词解释类PVD:物理气相沉积CVD：化学气相沉积PECVD：等离子体增强化学气相沉积法HCVD：热化学气相沉积MW-CVD：微波化学气相沉积LPCVD：低压化学气相沉积MOCVD：金属有机化合物化学气相沉积MBE：分子束外延SEM：扫描电子显微镜TEM：透射电子显微镜ALD：原子层沉积ITO：氧化铟锡DLC：类金刚石膜e型枪：电子束蒸发源所发射的电子轨迹与“e”相似，故简称e型枪。HCD枪：空心热阴
2、极等离子束枪二、比较各组名词术语的异同膜材成分与靶材成分；膜材：经溅射后沉积在基片上成膜的材料；靶材：被溅射镀膜的材料工作气体与反应气体；工作气体指镀膜环境下真空室内通入的气体，反应气体指膜材汽化蒸发出的反应气体。蒸发速率、溅射速率与沉积速率；蒸发速率：在单位时间内从单位膜材表面以蒸汽形式蒸发出来的分子数溅射速率：即在一次离子轰击下,单位时间溅射的厚度沉积速率：在单位时间内沉积到基片上的膜层厚度成为沉积速率溅射与溅射阈；溅射：用荷能粒子轰击物体，引起物体表面原子从母体中逸出的现象溅射阈：开始出现溅射的入射粒子能量离子镀、离子束沉积与离子束辅助沉积；相同之处：利用离化的粒子束流参与基片上的沉积过
3、程不同之处：真空离子镀沉积于基体上的膜材粒子中，有部分粒子是以离子形式入射沉积的。特征：基片处于相对负电位，基片及膜层在镀膜过程中始终受到高能离子的轰击。离子束沉积膜材直接以离子束的形式沉积在基片上离子束辅助沉积镀膜过程中，工作气体的离子束轰击基片和膜层激光蒸发镀膜和激光化学气相沉积。激光蒸发镀膜：利用激光源发射的光电子束的光能来加热蒸发膜材激光化学气相沉积：用激光诱导来促进化学气相沉积，它的沉积过程是激光光子与反应主体或衬底材料表面分子相互作用的过程，依据激光的作用机制可分为激光热解沉积和激光光解沉积三、回答问题类1与湿法镀膜相比真空镀膜有哪些主要优点书第一页第三段2绘制真空镀膜技术的分类图
4、书第二页表113PVD和CVD镀膜工艺各包括哪几个基本过程PVD：离散过程，运输过程，沉积过程CVD：运输过程，沉积过程，和穿插在二者之间的反应过程4PVD工艺有哪几种离散方法？PVD工艺中的离散过程，是将固体原材料转化为可以迁移的气相成分的步骤，常用方法有蒸发和溅射两种方法。对此二过程的分析：质量守恒及质量迁移；能量守恒及能量迁移蒸发过程分析?原料固相液相气相少数直接升华，固相气相如铬?原料参与相变的量：首先全部液化，然后部分汽化感应坩埚?或者：只有一部分参与液化和汽化，其它只是受热升温电子枪，激光?所需要的热量：固相升温热、熔化热、液相升温热、汽化潜热?热损失量：坩埚热损失溅射过程分析?原
5、料固相气相，?原料参与相变的量：只有被溅射原料参与溅射过程，其它原料只是受热升温，?所需能量：材料被溅射所需能量，仅占%?损失能量：产生入射离子所消耗的能量；离子入射动能量转化为靶的热量损失5什么是化学气相沉积的三个基本过程？CVD镀膜工艺包括输运过程、沉积过程和穿插于二过程之间的反应过程三部分。6真空镀膜过程中，荷能粒子与表面主要有哪些种类相互作用？背散射俘获贯穿再释(表面)溅射溅射阈溅射产额气体溅射损伤电子诱导脱附电子发射热电子发射光电子发射场致发射二次电子发射俄歇电子发射7薄膜的生长模式有哪几种？岛状生长模式,层状生长模式，混合生长模式本征应力：膜层生长及其结构变化而产生的内应力，包括淀
6、积内应力和附加内应力。力；本征应力产生起因：P14上方第三行开始至钉扎效应。10影响薄膜附着强度的因素有哪些？提高薄膜附着强度的方法有哪些？影响因素：基片材料、温度及表面状态对薄膜附着强度的影响较大。采用不同的沉积方法对同样的薄膜-基片组合可以得到完全不同的附着强度。沉积气氛、沉积速度及沉积粒子入射方向等对薄膜附着强度都有影响。提高薄膜附着强度的方法：基片的镀前处理：去掉粉尘、油渍、氧化膜、吸附气体；成膜时基片加热：利于膜结构缺陷的减少，再结晶加强，内应力小；但温度过高热应力大；控制沉积速率：沉积过快不利再结晶等膜的正常生长过程的进行；基片与膜之间打底膜、过渡膜、梯度膜；镀后热处理，在膜基界面
7、处，形成扩散合金层11气体放电中主要有哪些种类的粒子碰撞？图在P19用到的是FG异常辉光放电段和HK弧光放电段13磁控放电与普通直流放电的差别是什么？1维持放电的气体压力更低,有利于输运过程;2放电的着火电压更低,不符合帕邢定律;3伏安特性与异常辉光放电相似。但放电电压显著下降,更安全;4放电集中于磁场较强之处;电场、磁场与气压的合理匹配，是关键14绘制真空蒸发镀膜机原理示意图，并在图中标出：镀膜室，基片，基片架或基片转架，蒸发源，挡板，蒸距，以及必要的设施。(教材page37)?真空蒸发镀膜原理图?真空室?蒸发源?加热器蒸发舟膜材挡板?膜材蒸汽?基片基片架基片加热器?膜厚测量系统15.什么是
8、蒸发镀膜的三个基本过程？真空条件对它们各有何影响？通常是如何确定蒸发镀膜的工作真空度的？蒸发镀膜的三个基本过程蒸发过程：由凝聚相变为汽相、进入蒸发空间的相变过程输运过程：由膜材表面飞行到基片表面沉积过程：由汽相变为凝聚相真空条件对它们各有何影响：真空条件下易于蒸发；真空条件下易于膜的生长真空度的计算：(按输运条件计算)膜材粒子在残余气体中的平均自由程：严格计算，按粒子在残余气体中的平均自由程公式?1?pPacm?p16.试绘图描述“点源”的发射特性。书第64页17.试绘图描述“小平面源”的发射特性。书上P6518.画简图说明电阻式蒸发源的几种结构形式。见书44页图3-419蒸发源有哪几种常用的
9、形式？常见有:电阻加热式蒸发源，电子束加热蒸发源，感应加热式蒸发源，空心热阴极等离子体电子束蒸发源，激光束加热蒸发源。20与蒸发镀膜相比，溅射镀膜的特点是什么？1.膜厚可控性和重复性好2.薄膜与基片的附着强度高3.制模范围广泛4.组分基本不变21.说明磁控溅射靶主要有哪些种结构形式？磁控溅射靶的分类有：同轴圆柱形靶、圆形平面靶、S枪靶、矩形平面靶、旋转式圆柱形靶及特殊结构靶等。主要有水冷系统、阴极体、法兰、屏蔽罩、靶材、极靴、永磁体、压紧螺母或压环、密封、绝缘及螺栓等联接件组成。22.“磁控”的目的是什么？与普通二极直流溅射相比，磁控溅射镀膜的特点是什么？目的：利用磁场的洛伦兹力束缚阴极靶表面
10、的电子运动，使轰击靶材的高能离子增多，使轰击基片的高能电子减少。特点：磁控溅射镀膜的特点是低电压、低气压、低温度、高溅射率。23简述射频溅射镀膜的特点与用途？特点：可以在绝缘材料上镀制薄膜用途：在绝缘介质上镀膜，比如制备金属膜，介质膜，半导体膜和多层膜。24简述反应溅射镀膜的原理与特点？原理：反应溅射镀膜的反应气体压力很低，因此气相反应不显著，主要表现为固相反应。由于反应性气体压力的不同，其反应过程可以发生在溅射靶或基片上。若反应气体压力较高，则可能在溅射靶上发生反应，然后以化合物形式迁移到基片上成膜。若反应气体压力较低，等离子体中流通着很高的电流，促进反应气体分子的分解、激发和电离，因此反应
11、溅射中产生强大的由载能游离原子团组成的粒子流，伴随溅射出的靶原子从溅射靶流向基片，形成化合物。特点：改变反应气体与工作气体的比例，可改变膜层成分，如由金属导电膜改为半导体膜或绝缘膜。反应气体压力过高，会导致靶中毒，在靶面形成氧化物，使沉积速率大大下降。25什么是“靶中毒”？发生在什么情况下？反应溅射镀膜中，随着反应性气体量的增加，沉积速率显著下降，即“靶中毒”现象。实践表明，当引入的反应性气体原子束流与溅射靶原子束流为同一数量级时就会发生“靶中毒”现象。26为什么孪生中频靶靶可以有效解决反应溅射镀膜的靶中毒和阳极消失问题？中频溅射常用于溅射两个靶，通常为并排的两个靶，尺寸和外形全部相同，因此这
12、两个靶常称为孪生靶。孪生靶在溅射室中悬浮安装，在溅射过程中，两个靶周期性轮流作为阴极与阳极，既抑制了打火，而且由于消除了普通直流反应磁控溅射中的阳极消失现象，频率太高，会降低溅射率，频率太低，靶材容易中毒。因此孪生中频溅射有效解决了反应溅射镀膜的靶中毒和阳极消失问题，使溅射过程得以稳定进行。27.什么是离子镀？答：沉积于基体上的膜材粒子中，有部分粒子是以离子形式入射沉积的镀膜方式称为离子镀。28.分别与蒸发镀、溅射镀比较，说明离子镀的特点。答：1.附着力强，膜层不易脱落。由于离子轰击基片产生溅射作用，使基片收到清洗、激活、刻蚀以及加热，提高了膜层附着力和基片表面层组织的结晶性能。2.绕射性好。
13、膜材分子在向基片迁移的过程中，由于与气体或膜材的分子、原子、离子的碰撞而散射到基片的周围。被电离的膜材离子将在电场的作用下沉积在具有负偏压的基片上。基于这两点，离子镀可以再基片的所有表面上沉积成膜。3.膜层质量高4.沉积速率高，可镀厚膜。5.可镀材料广泛。29离子对基片的轰击有那些作用？离子轰击状态下的成膜条件是什么？答：作用：1.清除基片上的气体和污物，使膜层表面始终保持清洁和激活状态。2.由于荷能离子与沉积原子的级联碰效应，增加了沉积原子迁移能力，减轻了成膜过程中阴影效应、细化晶粒、提高膜层的几句密度和膜厚均匀度。3.提高膜层对基片附着力。4.正离子对膜层的溅射作用。薄膜材料与薄膜技术复习
14、题1.薄膜材料与体材料的联系与区别。1.薄膜所用原料少，容易大面积化，而且可以曲面加工。例：金箔、饰品、太阳能电池，GaN，SiC，Diamond2.厚度小、比表面积大，能产生许多新效应。如：极化效应、表面和界面效应、耦合效应等。3.可以获得体态下不存在的非平衡和非化学计量比结构。如：Diamond:工业合成,XX，万大气压,CVD生长薄膜:常压，800度.MgxZn1-xO:体相中Mg的平衡固溶度为,PLD法生长的薄膜中，x可01.4.容易实现多层膜，多功能薄膜。如：太阳能电池、超晶格：GaAlAs/GaAs5.薄膜和基片的粘附性，一般由范德瓦耳斯力、静电力、表面能和表面互扩散决定。范德瓦耳2.真空度的各种单位及换算关系如何？?1pa=1N/m2(1atm)105Pa(帕)?1Torr1/760atm1mmHg2?1Torr133Pa10Pa?1ba
