实验3 真空蒸发镀膜实验

实验3 真空蒸发镀膜实验

真空热蒸发镀膜就是在真空条件下加热需要蒸发的材料，当所加温度达到材料的熔点时，大量的原子或分子就会逸出，淀积到基底上而形成薄膜的过程。

【实验目的】

1．了解真空蒸发镀膜的原理。

2．掌握多功能真空蒸镀机、复合真空计等机械设备的使用方法。

【实验仪器】

复合真空计、真空室、机械泵、分子泵、冷水循环散热系统、载玻片、钨舟、剪刀

【实验原理】

真空蒸发镀膜的原理：将膜材置于真空镀膜室内，通过蒸发源使其加热蒸发。当蒸发分子的平均自由程大于蒸发源与基片间的线尺寸后，蒸发的粒子从蒸发源表面上溢出，在飞向基片表面过程中很少受到其他粒子的碰撞阻碍，可直接到达基片表面上凝结而生成薄膜。

机械泵是利用转子不断地改变泵内空腔的容积，使抽容器内的气体随空腔体积改变，最后又被隔离而排出从而获得真空。

分子泵工作原理是：分布密集的扇叶高速旋转，通过高速旋转的叶片，不断地对气体分子施以定向的动量和压缩作用，把空气排出腔室，由下级机械泵辅抽，完成高真空抽取。

真空机配有ZJ-52/T电阻规与ZJ-27电离规，其工作原理为：

（1）电阻计的工作原理

电阻规在真空系统低压强时，利用气体分子的热传导，在高压时利用气体分子的对流传热特性，使电阻规的电阻随所测系统的压强变化而变化。电阻规的电阻与压强是一种非线性关系，故压强变化所引起的电阻规电阻值的变化，从测量桥路输出电压信号，由放大器放大，经A/D转换送入CPU进行非线处理性运算，最后显示。

（2）电离计工作原理

当电离规管灯丝加热发射电子，电子在比阴极电位更高的加速极作用下，与气体分子碰撞而使气体电离，电离后的正离子被阴极电位更负的收集极吸收，经电流放大后，通过CPU 电路修正处理，送显示器显示。

【实验内容及要求】

1. 首先将已经切割好的普通玻璃基底用碱溶液、酸溶液擦洗，然后置于含少许酒精的密闭器皿中。取一定量的蒸发材料放在钨舟上。

2. 真空热蒸发的操作步骤

（1）打开循环水开关。

（2）开总电源。

（3）缓慢打开空气阀门(要慢，避免气流速度过快损坏仪器），直到真空腔内外压强一致。

（4）按下“升”按钮，让真空腔顶盖缓慢平稳升起。

（5）将事先经过酸洗碱洗浸泡在酒精中密闭保存的基片固定在基片托上，固定钨舟在真空腔内，放置蒸发材料。粗略调整基片位置，使基片处于材料正上方。

（6）调整真空腔盖，按下“降”按钮。

（7）关闭空气阀门。

（8）打开机械泵，开启电磁阀，缓慢转动V2阀门。

（9）打开真空计，等电阻单元显示10Pa以内（约5-7）时，启动分子泵开关“运行”，关闭阀门V2。

（10）等待分子泵的转动频率约250赫兹时，打开扳闸（分子泵阀门）。

（11）待真空机电离单元显示约10-4帕时，启动蒸发电源，再打开蒸发开关。调节旋转电流控制开关（电流显示不能超200）。透过观察窗观察，钨舟发亮，材料升华。

3. （1）待蒸发材料蒸发完毕，将电流调到零，关闭蒸发电源，关闭分子泵、分子泵扳闸。

（2）关闭真空计。

（3）待分子泵转速为零，关闭电磁阀，关闭机械泵。

（4）依次关闭总电源、循环水。

下面是实验成品：

【思考问题】

1. 冷水循环散热系统的作用是什么？循环水是什么水及其原因？

磁控溅射靶在发射时会产生高温会使射枪变形，所以它有一个水套来冷却射枪。同时还有一个重要原因磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好。从更深层次研究电子在非均匀电磁场中的运动规律 ,探讨了磁控溅射的更一般原理以及磁场的横向不均匀性及对称性是磁约束的本质原因。磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装置性能稳定。

冷水机具有完全独立的制冷系统，绝不会受气温及环境的影响，水温在5℃～30℃范围内调节控制，因而可以达到高精度、高效率控制温度的目的，冷水机设有独立的水循环系统。

2. 升起真空室顶板时应注意什么？

留意把钨舟放置的区域，然后在上面玻璃片也要放置在相对应的位置。

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