北科大物理实验低真空的获得、测量与用直流溅射法制备金属薄膜
实验磁控溅射法制备薄膜材料
实验磁控溅射法制备薄膜材料磁控溅射法制备薄膜材料的步骤如下：1.靶材选择：选择可以溅射制备薄膜的材料作为溅射靶材。
这些材料通常是单质金属、合金或化合物，如金、银、铜、铝、氧化物等。
2.基底处理：将制备薄膜的基底进行清洗和表面处理，以保证薄膜的附着力和质量。
3.靶材安装：将靶材安装在溅射器的靶架上。
4.真空抽气：将溅射室进行抽气，以建立良好的真空环境。
这可以防止杂质、气体和水分对薄膜质量的影响。
5.溅射气体调节：调节溅射气体（通常是氩气）的流量和压力，以维持合适的工作气氛。
6.加热基底：通过加热基底，可以提高薄膜附着力和晶体质量。
7.确定溅射条件：根据需要制备的薄膜材料，调节溅射功率、工作气氛和溅射时间等参数，以保持溅射过程的稳定和合适的溅射速率。
8.溅射过程：通过加大靶架上的电流，激发高能粒子与靶材相互作用，使靶材表面的原子蒸发并沉积在基底上。
9.薄膜测量：制备完成后，进行薄膜的物理、化学性质的测试和表征，如薄膜的厚度、表面形貌、晶体结构、成分等。
磁控溅射法制备薄膜材料具有以下优点：1.良好的控制性：可以通过调节溅射参数（如功率、压力等）来控制薄膜的结构和性质。
2.高纯度材料：由于溅射过程中没有反应，制备的薄膜材料具有高度的化学纯度。
3.多种材料选择：不仅可以制备金属薄膜，还可以制备合金、氧化物、硅等其他材料的薄膜。
4.优异的附着性：磁控溅射法制备的薄膜与基底之间具有较好的附着性，可以在多种基底上制备。
5.溅射速率高：与其他制备薄膜的方法相比，磁控溅射的溅射速率较高，制备时间较短。
磁控溅射法制备薄膜材料的应用非常广泛。
例如，浮法玻璃制备中使用的氧化物和金属薄膜、电子器件制造中的金属和半导体薄膜、太阳能电池中的透明导电膜、光学镀膜中的金属和二氧化硅薄膜等。
此外，磁控溅射法还可以用于制备多层薄膜、纳米结构薄膜以及复合薄膜等特殊结构的材料。
总结起来，实验磁控溅射法制备薄膜材料是一种简便、可控性强且应用广泛的方法。
真空及溅射镀膜技术
电离计量程一般为5~5×10-6帕，其优点是测量范围宽，适 用高真空和超高真空的测量，校准曲线是直线，对机械振动不敏 感缺点是读数与气体种类有关，压力高于5帕时易损坏规管.
ZJ-12 玻璃规 ZJ-12 金属规
3.真空测量
3.3隔膜真空规 采用0.05mm(50um)左右的金属隔膜或陶瓷隔
磁控溅射法的镀膜设备昂贵，与离子镀和蒸发镀相比非导 电材料的溅射速率低. 磁控溅射按电源可分为DC、RF、MF.
5.1 DC(直流)磁控溅射
用膜材制成阴极靶，并接上负高压，为了在辉光放电过 程中使靶表面保持可控的负高压，靶材必须是导体。以磁 场来改变电子的运动方向，并束缚和延长电子的运动轨迹， 从而提高了电子对工作气体的电离几率和有效地利用了电 子的能量。因此使正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更 加有效。同时受正交电磁场束缚的电子，又只能在其能量 要耗尽时才沉积在基片上。这就是直流磁控溅射,具有“低 温”, “高速”两大特点.
➢ 溅射现象早在1852年，为英国人Grove在辉光放电中观察 到的从阴极飞溅出的物质沾染在管壁上。从1870年开始溅射 现象就用于薄膜的制备，1930年以后达到实用化并在工业上 广泛使用。
➢ 磁控溅射技术是七十年代发展起来的一种新型溅射技术， 1974年Chapin发表了平面磁控溅射装置,它使薄膜工艺发生了 深刻的变化，不但满足了薄膜工艺日益复杂化的要求，而且 带动发展了新的薄膜工艺。
膜作感压元件,该元件在真空下会产生微小变形.将隔 膜弹性体的微小变形(位置的变化)转变为电容量的变 化,并以电气方式进行显示,由此便构成隔膜真空计.隔 膜须耐腐蚀和弹性良好,一般由Ni系合金Inconel及三 氧化二铝制成.测量范围从大气压到0.1Pa,适用于发 生化学反应的真空测量.
磁控溅射方法制备铜薄膜实验
磁控溅射方法制备铜薄膜实验一、实验目的1．掌握物理气相沉积的根本原理，熟悉磁控溅射薄膜制备的工艺；2．掌握磁控溅射镀膜设备的构造和原理。
二、设备仪器磁控溅射薄膜沉积台构造如图1所示。
图1磁控溅射镀膜机构造示意图三、实验原理当高能粒子(电场加速的正离子，如Ar+)打在固体外表时，与外表的原子、分子交换能量，从而使这些原子、分子飞溅出来，沉积到基体材料外表形成薄膜的工艺过程。
四、实验内容掌握磁控溅射薄膜制备的气体放电理论和特性，观察气体放电现象，理解气体放电的物理过程；掌握磁控溅射膜制备的沉积原理及条件，薄膜制备过程中溅射气体的选择、溅射电压及基片电位、高纯度靶材的影响。
五、实验步骤1．准备：基体材料载玻片的清洗、烘干、装夹，铜靶材的安装；2．方案：a.描述低真空的抽气回路：真空室三通阀位置2低真空管道电磁阀机械泵大气。
b.描述高真空的抽气回路：真空室蝶阀挡油器油扩散泵储气罐三通阀位置1低真空管道电磁阀机械泵大气c.铜薄膜的沉积工艺参数：本底真空度、溅射电流、溅射电压、沉积时间、薄膜厚度。
3.步骤：本底真空获得后，进展氩气充气量的控制，溅射过程中电流、电压和时间的控制，薄膜制备完成后，充入大气，取出试样。
六．撰写实验报告1.真空系统的组成及作用，简述旋片泵、分子泵的工作原理。
2.真空测量系统的组成，简述电离真空规的工作原理。
3.气体放电理论的物理模型。
4.铜薄膜沉积原理与影响参数的关系。
简介真空镀膜在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。
虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。
真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
蒸发镀膜通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体外表，称为蒸发镀膜。
这种方法最早由M.法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一。
蒸发镀膜设备构造如图1。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。
北科大物理实验低真空的获得、测量与用直流溅射法制备金属薄膜
低真空的获得，测量与用直流实验报告溅射法制备金属薄膜学院材料班级材料1510 学号 41503000 姓名张问一、实验目的与实验仪器实验目的：1)学习真空基本知识和真空的获得与测量技术基础知识。
2)学习用直流溅射法制备薄膜的原理与方法。
3)实际操作一套真空镀膜装置，使用真空泵和真空测量装置，研究该真空系统的抽气特性。
4)用直流溅射法制备一系列不同厚度的金属薄膜，为实验研究金属薄膜厚度对其电阻率影响制备样品。
实验仪器：SBC-12 小型直流溅射仪（配有银靶），机械泵，氩气瓶、超声波清洗器、玻璃衬底二、实验原理（要求与提示：限400 字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）1.真空基本知识：该实验首先需制造一个真空条件，在中真空状态，机械泵抽真空2.用直流溅射法制备薄膜溅射就是指荷能粒子轰击表面，使得固体表面原子从表面射出的现象，这些从固体表面射出的粒子大多呈原子状态，通常称为被溅射原子。
溅射粒子轰击靶材，使得表面成为被溅射原子，被溅射原子沉积到衬底上就形成了薄膜。
所以这种方法称为溅射法，干燥气体在正常状态下是不导电的，若在气体中安置两个电极并加上电压，少量初始带电粒子与气体院子相互碰撞，使束缚电子脱离气体原子成为电子，这时有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
本实验所使用的是直流溅射法，利用了直流电压产生的辉光放电，如图所示，在对系统抽真空后，充入适当压力的惰性气体，作为气体放电的载体，在正负极高压下，气体分子被大量电离，并伴随发出辉光。
由放电形成的气体正离子被朝着阴极方向加速，正离子和快速中性粒子获得能量到达靶材，在这些粒子的轰击下，被溅射出来的靶材原子冷凝在阳极上，从而形成了薄膜。
三、实验步骤（要求与提示：限400 字以内）（1）把银靶装在镀膜室顶盖上，并使其到工作台的距离为40mm。
（2）把玻璃衬底放入盛有无水乙醇的烧杯中，用超声波清洗机清洗3分钟，用吹风机烘干玻璃衬底，烘干后放在镀膜室的工作台上；盖上镀膜室上盖。
工科物理实验II_北京科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
工科物理实验II_北京科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.从本质上讲，霍尔效应是运动的带电粒子受到（）的作用而发生偏转引起的。
答案:洛仑兹力2.实验十一光栅光谱仪的使用中，相比于透射光栅，平面反射式光栅的优势在于（）。
答案:闪耀方向落在0级谱线以外的其它级谱线上3.在实验十四低真空的获得、测量与用直流溅射法制备金属薄膜中，用来轰击金属靶材的粒子是（）答案:氩离子4.实验一受迫振动的研究中，摆轮做受迫振动时受到的力矩有（）。
答案:驱动力矩弹性力矩阻尼力矩5.关于实验一受迫振动的研究，描述正确的是（）。
答案:无阻尼的情况下，共振振幅会出现无限大的情况共振时，振幅最大且相位为90°本实验中，摆轮的固有振动周期和摆角有关6.关于实验二霍尔效应，下列说法正确的是（）。
答案:霍尔效应是磁电效应的一种用霍尔效应可以测量半导体材料的载流子浓度和迁移率本实验中不能消除的副效应是埃廷豪斯森效应利用霍尔效应可以测量磁场7.关于实验九PN结特性，叙述不正确的是（）。
答案:在温度不变的情况下，PN结的IF-VF呈线性关系Ge和Si二极管的加热温度区间可以完全相同Si二极管是一个很好的测温元件，可以用于高温（如500℃加热炉内的温度）的测量8.关于实验三用落球法测定液体不同温度下的黏度及温度的PID调节，以下哪些说法正确（）。
答案:流体所具有的阻止流体内两个流层发生相对滑动的性质称为流体的黏性或黏滞性随着温度的升高，气体的黏度增大流体中运动的物体所受到的黏滞力永远和物体的运动方向相反9.实验三用落球法测定液体不同温度下的黏度及温度的PID调节中，PID调节包括（）。
答案:比例调节微分调节积分调节10.关于实验四迈克尔逊干涉仪中的等倾干涉条纹，以下说法正确的是（）。
答案:条纹是明暗相间的系列同心圆薄膜厚度增加时，圆环不断从中心吐出薄膜越厚，条纹越密11.实验五全息照相实验，拍摄全息照相照片时，下列选项中正确的有（）。
磁控溅射法制备薄膜材料实验报告
实验一磁控溅射法制备薄膜材料一、实验目的1、详细掌握磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序；2、制备出一种金属膜，如金属铜膜；3、测量制备金属膜的电学性能和光学性能；4、掌握实验数据处理和分析方法，并能利用 Origin 绘图软件对实验数据进行处理和分析。
二、实验仪器磁控溅射镀膜机一套、万用电表一架、紫外可见分光光度计一台；玻璃基片、金属铜靶、氩气等实验耗材。
三、实验原理1、磁控溅射镀膜原理（1）辉光放电溅射是建立在气体辉光放电的基础上，辉光放电是只在真空度约为几帕的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。
辉光放电时，两个电极间的电压和电流关系关系不能用简单的欧姆定律来描述，以气压为1.33Pa 的 Ne 为例，其关系如图 5 -1 所示。
图 5-1 气体直流辉光放电的形成当两个电极加上一个直流电压后，由于宇宙射线产生的游离离子和电子有限，开始时只有很小的溅射电流。
随着电压的升高，带电离子和电子获得足够能量，与中性气体分子碰撞产生电离，使电流逐步提高，但是电压受到电源的高输出阻抗限制而为一常数，该区域称为“汤姆森放电”区。
一旦产生了足够多的离子和电子后，放电达到自持，气体开始起辉，出现电压降低。
进一步增加电源功率，电压维持不变，电流平稳增加，该区称为“正常辉光放电”区。
当离子轰击覆盖了整个阴极表面后，继续增加电源功率，可同时提高放电区内的电压和电流密度，形成均匀稳定的“异常辉光放电”，这个放电区就是通常使用的溅射区域。
随后继续增加电压，当电流密度增加到～0.1A/cm 2时，电压开始急剧降低，出现低电压大电流的弧光放电，这在溅射中应力求避免。
（2）溅射通常溅射所用的工作气体是纯氩，辉光放电时，电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，这些被溅射出来的原子具有一定的动能，并会沿着一定的方向射向衬底，从而被吸附在衬底上沉积成膜。
直流溅射原理
直流溅射原理直流溅射是一种常用的薄膜沉积技术，广泛应用于半导体、光伏、显示器等领域。
它通过在真空环境中利用离子轰击固体靶材，将靶材表面原子溅射到基底上，形成薄膜。
本文将介绍直流溅射的原理及其在工业生产中的应用。
首先，让我们来了解一下直流溅射的原理。
在直流溅射过程中，靶材被连接到负极，而基底则被连接到正极。
当加上足够的电压后，电子从负极流向阳极，同时离子则沿着反方向移动。
这样就形成了一个电场，使得靶材表面的原子被加速并溅射到基底上。
这些原子在基底表面沉积，形成所需的薄膜。
直流溅射的薄膜具有较高的纯度和致密性，因此在微电子器件和光学涂层中得到广泛应用。
直流溅射的工业应用非常广泛。
首先，在半导体制造领域，直流溅射常用于制备金属薄膜、氮化物薄膜和氧化物薄膜等。
这些薄膜在集成电路、太阳能电池和显示器件中起着至关重要的作用。
其次，在光学薄膜领域，直流溅射也被广泛应用于制备反射膜、透射膜和滤光片等。
这些薄膜在激光器、光学仪器和摄像头等光学设备中具有重要作用。
此外，在装饰涂层领域，直流溅射也被用于制备金属薄膜和陶瓷薄膜，用于提高产品的外观质感和耐腐蚀性能。
总的来说，直流溅射作为一种重要的薄膜沉积技术，已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
它不仅可以制备各种功能性薄膜，还可以提高材料的性能和附加值。
随着科学技术的不断发展，相信直流溅射技术将会在更多领域展现出其巨大的潜力，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
因此，我们需要深入研究直流溅射的原理，不断改进其工艺技术，提高薄膜的质量和生产效率，以满足不断发展的工业需求。
只有不断创新和进步，才能更好地推动直流溅射技术的应用和发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
薄膜制备方法
薄膜制备方法1.物理气相沉积法PVD：真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜2.化学气相沉积法CVD：热CVD、等离子CVD、有机金属CVD、金属CVD;一、真空蒸镀即真空蒸发镀膜,是制备薄膜最一般的方法;这种方法是把装有基片的真空室抽成真空,使气体压强达到10ˉ2Pa以下,然后加热镀料,使其原子或者分子从表面气化逸出,形成蒸汽流,入射到温度较低的基片表面,凝结形成固态薄膜;其设备主要由真空镀膜室和真空抽气系统两大部分组成;保证真空环境的原因有防止在高温下因空气分子和蒸发源发生反应,生成化合物而使蒸发源劣化;防止因蒸发物质的分子在镀膜室内与空气分子碰撞而阻碍蒸发分子直接到达基片表面,以及在途中生成化合物或由于蒸发分子间的相互碰撞而在到达基片前就凝聚等在基片上形成薄膜的过程中,防止空气分子作为杂质混入膜内或者在薄膜中形成化合物;蒸发镀根据蒸发源的类别有几种:⑴、电阻加热蒸发源;通常适用于熔点低于1500℃的镀料;对于蒸发源的要求为a、熔点高b、饱和蒸气压低c、化学性质稳定,在高温下不与蒸发材料发生化学反应d、具有良好的耐热性,功率密度变化小;⑵、电子束蒸发源;热电子由灯丝发射后,被电场加速,获得动能轰击处于阳极的蒸发材料上,使蒸发材料加热气化,而实现蒸发镀膜;特别适合制作高熔点薄膜材料和高纯薄膜材料;优点有a、电子束轰击热源的束流密度高,能获得远比电阻加热源更大的能量密度,可以使高熔点可高达3000℃以上的材料蒸发,并且有较高的蒸发速率;b、镀料置于冷水铜坩埚内,避免容器材料的蒸发,以及容器材料与镀料之间的反应,这对于提高镀膜的纯度极为重要;c、热量可直接加到蒸发材料的表面,减少热量损失;⑶、高频感应蒸发源;将装有蒸发材料的坩埚放在高频螺旋线圈的中央,使蒸发材料在高频电磁场的感应下产生强大的涡流损失和磁滞损失铁磁体,从而将镀料金属加热蒸发;常用于大量蒸发高纯度金属;分子束外延技术molecularbeamepitaxy,MBE;外延是一种制备单晶薄膜的新技术,它是在适当的衬底与合适条件下,沿衬底材料晶轴方向逐层生长新单晶薄膜的方法;外延薄膜和衬底属于同一物质的称“同质外延”,两者不同的称为“异质外延”;10—Pa的超真空条件下,将薄膜诸组分元素的分子束流,在严格监控之下,直接喷射到衬底MBE是在8表面;其中未被基片捕获的分子,及时被真空系统抽走,保证到达衬底表面的总是新分子束;这样,到达衬底的各元素分子不受环境气氛的影响,仅由蒸发系统的几何形状和蒸发源温度决定;二、离子镀是在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质离化,在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时,把蒸发物或其反应物蒸镀在基片上;常用的几种离子镀：（1）直流放电离子镀;蒸发源：采用电阻加热或电子束加热；充入气体：充入Ar或充入少量反应气体；离化方式：被镀基体为阴极,利用高电压直流辉光放电离子加速方式：在数百伏至数千伏的电压下加速,离化和离子加速一起进行;（2）空心阴极放电离子镀HCD,hollowcathodedischarge;等离子束作为蒸发源,可充入Ar、其他惰性气体或反应气体；利用低压大电流的电子束碰撞离化,0至数百伏的加速电压;离化和离子加速独立操作;（3）射频放电离子镀;电阻加热或电子束加热,真空,Ar,其他惰性气体或反应气体；利用射频等离子体放电离化,0至数千伏的加速电压,离化和离子加速独立操作;（4）低压等离子体离子镀;电子束加热,惰性气体,反应气体;等离子体离化,DC或AC50V离子镀是一个十分复杂过程,一般来说始终包括镀料金属的蒸发,气化,电离,离子加速,离子之间的反应,中和以及在基体上成膜等过程,其兼具真空蒸镀和真空溅射的特点;三、溅射镀膜是在真空室中,利用荷能粒子轰击靶表面,使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术;用带有几十电子伏特以上动能的粒子或粒子束照射固体表面,靠近固体表面的原子会获得入射粒子所带能量的一部分进而向真空中逸出,这种现象称为溅射;应用于现在工业生产的主要溅射镀膜方式：1射频溅射是利用射频放电等离子体中的正离子轰击靶材、溅射出靶材原子从而沉积在接地的基板表面的技术;由于交流电源的正负性发生周期交替,当溅射靶处于正半周时,电子流向靶面,中和其表面积累的正电荷,并且积累电子,使其表面呈现负偏压,导致在射频电压的负半周期时吸引正离子轰击靶材,从而实现溅射;由于离子比电子质量大,迁移率小,不像电子那样很快地向靶表面集中,所以靶表面的点位上升缓慢,由于在靶上会形成负偏压,所以射频溅射装置也可以溅射导体靶;射频溅射装置的设计中,最重要的是靶和匹配回路;靶要水冷,同时要加高频高压;2磁控溅射高速低温溅射;其沉积速率快、基片温度低,对膜层的损伤小、操作压力低;磁控溅射具备的两个条件是：磁场和电场垂直；磁场方向与阴极靶表面平行,并组成环形磁场;电子在电场E的作用下,在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar和新的电子；新电子飞向基片,Ar在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射;在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜,而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,产生E电场×B磁场所指的方向漂移,简称E×B漂移,其运动轨迹近似于一条摆线;若为环形磁场,则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,它们的运动路径不仅很长,而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材,从而实现了高的沉积速率;随着碰撞次数的增加,二次电子的能量消耗殆尽,逐渐远离靶表面,并在电场E的作用下最终沉积在基片上;由于该电子的能量很低,传递给基片的能量很小,致使基片温升较低;（3）反应溅射;反应溅射是指在存在反应气体的情况下,时,靶材会与反应形成化合物如氮化物或氧化物,在惰性气体溅射化合物靶材时由于化学不稳定性往往导致薄膜较靶材少一个或更多组分,此时如果加上反应气体可以补偿所缺少的组分,这种溅射也可以视为反应溅射;化学气相沉积chemicalvapordepositionCVD一、热CVD指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程;原理：利用挥发性的金属卤化物和金属的有机化合物等,在高温下发生气相化学反应,包括热分解、氢还原可制备高纯度金属膜、氧化和置换反应等,在基板上沉积所需要的氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、高熔点金属、金属、半导体等薄膜;制备条件：1在沉积温度下,反应物具有足够的蒸气压,并能以适当的速度被引入反应室；2反应产物除了形成固态薄膜物质外,都必须是挥发性的；3沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压;二、等离子体CVD plasmachemicalvapordeposition是在高频或直流电场作用下,将原料气体电离形成等离子体,利用低温等离子体作为能量源,通入适量的反应气体,利用等离子体放电,使反应气体激活并实现化学气相沉积的技术;在保持一定压力的原料气体中,输入直流、高频或微波功率,产生气体放电,形成等离子体;在气体放电等离子体中,由于低速电子与气体原子碰撞,故除产生正、负离子外,还会产生大量的活性基激发原子、分子等,从而可大大增强反映气体的活性;这样就可以在较低的温度下,发生反应,产生薄膜;PCVD可以在更低的温度下成膜;可减少热损伤,减低膜层与衬底材料间的相互扩散及反应多用于太阳能电池及液晶显示器等;三、有机金属CVD MOCVD是将反应气体和气化的有机物通过反应室,经过热分解沉积在加热的衬底上形成薄膜;它是利用运载气携带金属有机物的蒸气进入反应室,受热分解后沉积到加热的衬底上形成薄膜;其特点是：1.较低的衬底温度；2.较高的生长速率,可生长极薄的薄膜；3.精确的组分控制可进行多元混晶的成分控制,可实现多层结构及超晶格结构；4.易获得大面积均匀薄膜；其缺陷是：1.残留杂质含量高2.反应气体及尾气一般为易燃、易爆及毒性很强的气体;。
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低真空的获得，测量与用直流实验报告
溅射法制备金属薄膜
学院材料班级材料1510 学号 41503000 姓名张问
一、实验目的与实验仪器实验目的：
1)学习真空基本知识和真空的获得与测量技术基础知识。
2)学习用直流溅射法制备薄膜的原理与方法。
3)实际操作一套真空镀膜装置，使用真空泵和真空测量装置，研究该真空系统的抽气特性。
4)用直流溅射法制备一系列不同厚度的金属薄膜，为实验研究金属薄膜厚度对其电阻率影响制备样品。
实验仪器：
SBC-12 小型直流溅射仪（配有银靶），机械泵，氩气瓶、超声波清洗器、玻璃衬底二、实验原理
（要求与提示：限400 字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）
1.真空基本知识：该实验首先需制造一个真空条件，在中真空状态，机械泵抽
真空
2.用直流溅射法制备薄膜
溅射就是指荷能粒子轰击表面，使得固体表面原子从表面射出的现象，这些从固体表面
射出的粒子大多呈原子状态，通常称为被溅射原子。
溅射粒子轰击靶材，使得表面成为被溅射原子，被溅射原子沉积到衬底上就形成了薄膜。
所以这种方法称为溅射法，干燥气体在正常状态下是不导电的，若在气体中安置两个电极并加上电压，少量初始带电粒子与气体院子相互碰撞，使束缚电子脱离气体原子成为电子，这时有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
本实验所使用的是直流溅射法，利用了直流电压产生的辉光放电，如图所示，在对系统抽真空后，充入适当压力的惰性气体，作为气体放电的载体，在正负极高压下，气体分子被大量电离，并伴随发出辉光。
由放电形成的气体正离子被朝着阴极方向加速，正离子和快速中性粒子获得能量到达靶材，在这些粒子的轰击下，被溅射出来的靶材原子冷凝在阳极上，从而形成了薄膜。
三、实验步骤（要求与提示：限400 字以内）
（1）把银靶装在镀膜室顶盖上，并使其到工作台的距离为40mm。
（2）把玻璃衬底放入盛有无水乙醇的烧杯中，用超声波清洗机清洗3分钟，用吹风机烘干玻璃衬底，烘干后放在镀膜室的工作台上；盖上镀膜室上盖。
（3）打开“电源”开关，机械泵对镀膜室抽真空，观测镀膜室的真空度，小于4Pa时打开氩气控制阀门的针阀，缓慢向镀膜室充入氩气，当压力表上显示压力呈动态平衡时，试触检查直流溅射表上电流大小为5mA。
（4）设定好“定时器”时间60s。
（5）按下启动按钮，银靶被加上1000V的溅射电压，银薄膜沉积开始。
可以看见镀膜室等离子辉光放电现象。
（6）当“定时器”所设定的沉积时间达到之后，溅射电压变为0，溅射自动停止,溅射电流表显示电流为零，完成了薄膜制备过程中一次溅射沉积。
待冷却60S后重复以上步
骤。
（7)重复8次，制备沉积时间为8min的银薄膜样品。
（8）关闭针阀，关上电源，打开放气阀，镀膜室达大气压后，取出样品。
四、数据处理
（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）此次实验制备了沉积时间为8分钟的银膜。
膜厚计算经验公式：d=kVIt(氩气，银的 k=0.37);可以计算得到薄膜厚度为：
d=0.37x1000x0.005x60x8=88.8nm
故膜厚88.8nm
五、分析讨论（提示：分析讨论不少于400 字）
讨论：通过观察4min与8min的银膜，发现其颜色不一样，这里可以用光的干涉来解释。
入射的光在薄膜的上表面和下表面发生反射，反射的两束光会发生干涉。
当两束光的光程差为入射光的波长的一半的偶数倍，则干涉后的光增强，就是所看到的颜色；如果光程差为入射光的波长的一半的奇数倍，则干涉后的光相互抵消减弱，这部分光就看不到了。
而光程差与薄膜的厚度有关。
所以不同厚度的薄膜看上去颜色应该是不一样的。
同理，如果一张薄膜各处的颜色是不一样，也就是说银膜在各处的厚度可能不一样。
通过计算，以h表示银膜的厚度，
要使反射光干涉相消则有2nh=(2k-1)λ/2,k=1,2,3……
因而介质膜的最小厚度为（k=1）h=λ/4n此时的透射光加强
要使反射光干涉相长则有2nh=kλ,k=1,2,3……
因而介质膜的最小厚度为（k=1）h=λ/2n此时的反射光加强
假如反射光为紫光，λ=400nm干涉相消时h1=100/n(n>1)干涉相长时h2=200/n可以同过此公式来计算反射光的颜色解释为何银薄膜有不同的颜色。
本实验中镀膜用系统的极限真空度约为4Pa，在镀膜过程前要特别注意用吹风机吹干薄膜的方法，薄膜上不能有液体，以免银原子被氧化，同时污渍要朝向一个方向吹，以免制备的银薄膜上有污痕。
误差分析：
a实验过程中,应严格控制保温时间，以免因保温时间过短而使薄膜损坏。
b 实验设备的真空度对后续的辉光放电有很大影响，倘若设备真空度被破坏，那么激射无法完成，同时也要保证实验刚开始时设备的真空度要极好。
C 通入氩气后，使真空度保持在一个动态平衡的范围内，而在实验过程中发现，镀膜室的真空度会逐渐变高，溅射电流也逐渐变大，此时应注意微调氩气控制阀门。
六、实验结论
本实验仪器的极限真空度为4pa，真空度越低，机械泵使系统的真空度的变化越缓慢。
制备所得的银薄膜的厚度为88.8nm 七、原始数据
（要求与提示：此处将原始数据拍成照片贴图即可）。