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電子束蒸發鍍膜
點擊量:446 日期:2023-08-01 編輯:硅時代
一、電子束蒸發鍍膜簡述:
電子束蒸發鍍膜(Electron Beam Evaporation)是物理氣相沉積的一種,與傳統蒸鍍方式不同,電子束蒸鍍利用電磁場的配合可以精準地實現利用高能電子轟擊坩堝內靶材,使之融化進而沉積在基片上,電子束蒸鍍可以鍍出高純度高精度的薄膜。
在高真空下,電子槍燈絲加熱后發射熱電子,被加速陽極加速,獲得很大的動能轟擊到的蒸發材料上,把動能轉化成熱使蒸發材料加熱氣化,而實現電子束蒸發鍍膜。電子束蒸發源由發射電子的熱陰極、電子加速極和作為陽極的鍍膜材料組成。電子束蒸發源的能量可高度集中,使鍍膜材料局部達到高溫而蒸發。通過調節電子束的功率,可以方便的控制鍍膜材料的蒸發速率,特別是有利于高熔點(Pt、W、Mo、Ta)以及高純金屬和化合物材料。
二、蒸鍍原理:
電子束蒸鍍是利用加速電子轟擊鍍膜材料,電子的動能轉換成熱能使鍍膜材料加熱蒸發,并成膜。電子槍有直射式、環型和E型之分。電子束加熱蒸鍍的特點是能獲得極高的能量密度,最高可達109w/cm2,加熱溫度可達3000~6000℃,可以蒸發難熔金屬或化合物。被蒸發材料置于水冷的坩堝中,可避免坩堝材料的污染,制備高純薄膜。另外,由于蒸發物加熱面積小,因而熱輻射損失減少,熱效率高;但結構較復雜,且對較多的化合物,由于電子的轟擊有可能分解,故不適合多數化合物的蒸鍍。
電子束蒸鍍常用來制備Al、CO、Ni、Fe的合金或氧化物膜,SiO2、ZrO2膜,抗腐蝕和耐高溫氧化膜。
三、電子束蒸發鍍膜的特點:
電子束蒸發鍍膜機是在工業中比較常使用的薄膜制造設備,由于蒸發鍍膜機的特點在生產薄膜的時候發揮了巨大的作用,薄膜的產生主要是通過鍍膜機中的電子束的加熱產生的。
1、電子束加熱蒸發鍍膜的優點
(1)鍍膜機中的電子束加熱的方法與傳統的電阻加熱的方法相比,電子束加熱會產生更高的通量密度,這樣的話對于高熔點(熔點3000°C以上)的材料的蒸發比較有利,而且還可以使蒸發的速率得到一定程度上的提高。
(2)蒸發鍍膜機在工作的時候會將需要被蒸發的原材料放入到水冷銅坩堝內,這樣就可以保證材料避免被污染,可以制造純度比較高的薄膜。
(3)電子束蒸發的粒子動能比較的大,這樣會有利于薄膜的精密性和結合力。
(4)熱量可直接加到蒸鍍材料的表面,因而熱效率高,熱傳導和熱輻射的損失少。
2、電子束加熱蒸發鍍膜的缺點
(1)電子束蒸發鍍膜機的整體的構造比較復雜,價格相較于其他的鍍膜設備而言比較的偏高。
(2)鍍膜機在工作的時候,如果蒸發源附近的蒸汽的密度比較高的話,就會使得電子束流和蒸汽粒子之間發生一些相互的作用,將會對電子的通量產生影響,使得電子的通量散失或者偏移軌道。同時還可能會引發蒸汽和殘余的氣體的激發和電離,以此影響到整個薄膜的質量。