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PVD镀膜加工过程的均匀性分析

关注:400发表时间:2019-07-18 08:17:38

PVD镀膜加工过程的均匀性分析

       

    PVD镀膜过程非常复杂,由于镀膜原理的不同分为很多种类,仅仅因为都需要高真空度而拥有统一名称。所以对于不同原理的PVD真空镀膜,影响均匀性的因素也不尽相同。并且均匀性这个概念本身也会随着镀膜尺度和薄膜成分而有着不同的意义。

      PVD镀膜加工 过程的均匀性分析

薄膜均匀性的概念:

1.厚度上的均匀性,也可以理解为粗糙度,在光学薄膜的尺度上看(也就是1/10波长作为单位,约为100A),真空镀膜的均匀性已经相当好,可以轻松将粗糙度控制在可见光波长的1/10范围内,也就是说对于薄膜的光学特性来说,真空镀膜没有任何障碍。

但是如果是指原子层尺度上的均匀度,也就是说要实现10A甚至1A的表面平整,是现在真空镀膜中主要的技术含量与技术瓶颈所在,具体控制因素下面会根据不同镀膜给出详细解释。

2.化学组分上的均匀性:

就是说在薄膜中,化合物的原子组分会由于尺度过小而很容易的产生不均匀特性,SiTiO3薄膜,如果镀膜过程不科学,那么实际表面的组分并不是SiTiO3,而可能是其他的比例,镀的膜并非是想要的膜的化学成分,这也是真空镀膜的技术含量所在。

3.晶格有序度的均匀性:

这决定了薄膜是单晶,多晶,非晶,是真空镀膜技术中的热点问题,具体见下。

主要分类有两个大种类:

蒸发沉积镀膜和溅射沉积镀膜,具体则包括很多种类,包括真空离子蒸发,磁控溅射,MBE分子束外延,溶胶凝胶法等等

一、对于蒸发镀膜:

一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来,并且沉降在基片表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。

厚度均匀性主要取决于:

1、基片材料与靶材的晶格匹配程度

2、基片表面温度

3、蒸发功率,速率

4、真空度

5、镀膜时间,厚度大小。

组分均匀性:

蒸发镀膜组分均匀性不是很容易保证,具体可以调控的因素同上,但是由于原理所限,对于非单一组分镀膜,蒸发镀膜的组分均匀性不好。

晶向均匀性:

1、晶格匹配度

2、基片温度

3、蒸发速率


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