电子束蒸发PPT-课件
化学实验安全过滤和蒸发人教版高中化学必修一教学课件
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
物质提纯的原则
无新 不减 易分 从简 无害
一般将杂质转为沉淀、气体或水， 是指易于主要物质分离
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
物质提纯的原则
无新 不减 易分 从简 无害
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
1.1.2 化学实验的基本方法 混合物的提纯与分离
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
思考与交流
1.淘金者是利用什么性质和方法将金子从沙子分出
来的？ 用水洗。金的密度很大，所以可用水冲洗的方法
从沙里提取密度很大的金。在用水冲洗沙时，密度 小的泥土、细沙等物质被水冲去，可提取含量极少 的金。
药品：粗盐、水
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
实验1-1 粗盐的提纯
实验仪器及药品
实验步骤及现象 课本P6操作步骤
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
四实、验过1滤-1:和粗蒸盐发的的提应纯 用
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
蒸发操作及注意事项
蒸发概念 仪器用品 装置图 注意事项
分离溶于溶剂中的固体物质的一 种方法
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
化学实验安全过滤和蒸发课件人教版 高中化 学必修 一
蒸发操作及注意事项
蒸发概念 仪器用品 装置图 注意事项
BaSO4 ↓
调节PH值至中性
BaCl2
稍
过
《真空蒸发》PPT课件
❖ 其它成膜技术：液相外延(LPE)，电沉积，溶胶 凝胶(sol-gel)，自组装，spin-coating，化学 浴沉积(CBD)等。
❖ 新的薄膜制备技术： ➢ 以蒸发沉积为基础发展出了电子束蒸发沉积、分子束
directional, cosnq,
~ 2 J/脉冲， 脉冲频率 ~ 30 Hz ArF (193 nm) KrF (248 nm) XeCl (308 nm)
窗口材料：MgF2, sapphire, CaF2, UV-grade quartz
光被材料吸收
T
热传导：
温度分布：
x
蒸发速率：
优点： 瞬时加热，具有闪烁蒸发的特点；能保 持源料组分；污染少；难熔金属；易实 现同时或顺序多源蒸发。 缺点： 昂贵；膜厚不易控制(单个脉冲就可沉积 数百纳米)；容易有粒子飞溅；蒸发量少； 不适合工业生产；
到基体表面的镀膜方法；
➢ 通常是固体或熔融源； ➢ 在气相或衬底表面没有化学反应； ➢ 代表性技术：蒸发镀膜、溅射镀膜； ➢ 技术特点：真空度高、沉积温度低、设备相对
比较简单。薄膜质量差，可控度小、表面容易 不均匀。
❖ 化学气相沉积(CVD) ➢ 化学气相沉积: 沉积过程中发生化学反应，薄膜
与原料的化合状态不一样。 ➢ 代表性技术：低压CVD(LPCVD), 常压CVD APCVD,
Oblique and edge views of a tetragonal square spiral structure
Scott R. Kennedy, et al
Nano Letters Between the 4th and 5th bands, very robust to disorder. 15%,
真空蒸发(蒸发镀膜)PPT幻灯片课件
在100℃时，水的饱和蒸气压增大到101324.72Pa
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第一节 真空蒸发原理
蒸发温度
规定物质在饱和蒸气压为10-2Torr时的温度 饱和蒸气压与温度的关系曲线对于薄膜制作技术有重要 意义，它可以帮助我们合理选择蒸发材料和确定蒸发条件。9
第一节 真空蒸发原理
3. 蒸发速率
根据气体分子运动论，在气体压力为P时，单位时间 内碰撞单位面积器壁上的分子数量，即碰撞分子流量（通
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第二节 蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
★ 点蒸发源
能够从各个方向 蒸发等量材料的微小 球状蒸发源称为点蒸 发源（点源）。
dm m d 4
m
4Байду номын сангаас
cos
r2
dS2
dm t dS2
dS1 dS2 cos
dS1 r 2 d
d
dS2 cos
r2
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电子束加热原理
• 可聚焦的电子束，能局部加温元素源，因不加热其它部 分而避免污染 • 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量 的蒸气压
电子的动能和电功率：
m 9.11028 g
1 m2 e U
2 e 1.61019C
5.93105 U (m/s)
Q 0.24Wt
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电子束蒸发源的优点：
• 电子束的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能 量密度。
• 被蒸发材料置于水冷坩埚内，避免了容器材料的蒸发， 以及容器材料与蒸发材料的反应，提高了薄膜的纯度。
• 热量直接加到蒸镀材料表面，热效率高，热传导和热辐 射损失小。
电子束蒸发源的缺点：
电子束蒸发.
直枪是一种轴对称的直线加速枪，从加热灯丝发射出的电子束，经阳极加
速后在磁场作用下聚焦，而后轰击坩埚中的材料使之熔化和蒸发。其中， x-y偏转线圈的作用是使聚焦电子束能够在一小范围内移动，从而使聚焦
凹箔由钨、铊或钼的薄片制成，厚度一般在 0.005-0.015 英寸。当 只有少量的蒸发材料时最适合于使用这一蒸发源装置。在真空中加热 后，钨、铊或钼都会变脆，特别是当它们与蒸发材料发生合金化时更 是如此。
电阻加热蒸发的主要缺点是：
（1）支撑坩埚及材料与蒸发物反应。 （2）难以获得足够高的温度使介电材料如Al2O3、 Ta2O5、TiO2等蒸发。 （3）蒸发率低。 （4）加热时合金或化合物会分解。
斑位置得以调节。
优点：使用方便；功率变化范 围广（几百瓦到几百千瓦）； 易于调节
缺点：设备体积大、结构复杂、成 本高；蒸发材料会污染枪体结构， 同时灯丝上逸出的钠离子会引起薄 膜的沾污。
e形枪是电子束偏转270°的电子枪，因电子轨迹呈“e”形而得名。 从灯丝发射出的电子束，受到数千伏偏置电压的加速，并经横置的 磁场偏转270°后再轰击坩埚中的蒸发材料使之熔化和蒸发。
由于与盛装待蒸发材料的坩埚相接触的蒸发材料在 整个蒸发沉积过程保持固体状态不变，这样就使待 蒸发材料与坩埚发生反应的可能性减少到最低。直 接采用电子束加热使水冷坩埚中的材料蒸发是电子 束蒸发中常用的方法。对于活性材料、特别是活性 难熔材料的蒸发，坩埚的水冷是必要的。通过水冷 ，可以避免蒸发材料与坩埚壁的反应，由此即可制 备高纯度的薄膜。
在电子束蒸发系统中，产生电子束的装置成为电子枪， 根据电子聚焦方式的不同，电子枪可分为环形枪、直枪 和e形枪等。
电子束蒸发PPT-PPT课件
可蒸发高熔点材料 成膜质量较好 缺点：要求高真空 设备成本高
电子束蒸发特点： 优点： 直接加热，效率高 能量密度大，蒸发高熔点材料 冷坩埚，避免反应和蒸发 ， 提高薄膜纯度 缺点：装置复杂 残余气体和部分蒸气电离 对薄膜性能产生影响
高频感应蒸发
工作原理：线圈在高频磁场作用下因产生强大的涡流损失和 磁滞损失而升温，使材料受热蒸发。
真空蒸发技术
许爱燕
21105004
真空蒸发镀膜法：将固体材料置于高真空环境中加热，使之升华或蒸发 并沉积在特定衬底上以获得薄膜的工艺方法
技术分类：依据蒸发源的不同
电阻热蒸发
真 空 蒸 发 技 术
电子束蒸发
高频感应蒸发 激光束蒸发
反应蒸发
电阻热蒸发
热蒸发：蒸发材料在真空室中被加热，其原子 或分子从表面逸出的现象
激光蒸发装置（叶志镇 2019）
反应蒸发
工作原理：在一定反应气氛中蒸发金属或低价化合物，使之在淀积过程中 发生化学反应而生成所需的高价化合物薄膜
反应蒸发法是真空镀 膜方法的一种改进
特点：
产生等离子体， 使蒸发材料和反 应气体电离活化， 提高反应效率
反应蒸发装置图（叶志镇 2019）
谢谢大家
加热方式：电阻加热
电阻材料：难熔金属 优点：构造简单、造价便宜、使用可靠
缺点：加热所达最高温度有限、蒸发速率较低、蒸发面积小、 不适用于高纯和高熔点物质的蒸发
电子束蒸发：将蒸发材料置于水冷坩埚中，利用电子束直接加热使蒸 发材料汽化并在衬底上凝结形成薄膜
蒸度高熔点薄膜和高纯薄膜的一种主要加热方法
电子枪由电子束聚焦方式的不同分类： 直式电子枪 环枪（电偏转） e形枪（磁偏转）
本文对电子束蒸发系统进行了详细的...
摘要本文对电子束蒸发系统进行了详细的研究，并对影响电子束蒸发的五个主要因素包括铝源、坩埚、烘烤温度、高压供给和真空进行了全面的分析，在理论分析的基础上，分别对其作了关键性的对比实验，并对实验数据应用MSO EXCEL 进行了分析与绘图，从直观的角度分析对比，得出了最优方案。
本文采用递进优化的实验方法，即先对其中之一的因素作对比实验，得出较好的条件后将其用于第二个因素实验的先决条件，依此类推，从而优化设备硬件及工艺条件。
通过研究与实验，得出了适合本车间最优的设备硬件与工艺条件：即采用进口铝源作为蒸发源；用Telemark 258 Electron Bean Gun 258型的坩埚作为蒸发源载体；烘烤温度满足在200℃左右；高压方面应用-10KV的高压供给，在达到这四个条件后，最重要的条件真空度再达到7.0×10-7TORR以上时，铝层质量包括致密性（腐蚀速率）、一致性（方块电阻）达到最好效果。
关键词：电子束，铝源，坩埚，烘烤温度，高压IABSTRACTI made a detailed study about electron beam evaporation system in this graduation thesis, and made a comprehensive analysis on impact of electron beam evaporation and the five major factors include aluminum source crucible, baking temperature, high voltage supply and vacuum. Based on analyzing the basic theories, respectively to make pivotal contrastive experiments. Application of the experimental data analysis and graphics MSO EXCEL obtained after drawing from the visual point of view of comparing the optimal plan.The result of the experimental method used to optimize. Firstly I made experiments on one of the factor, that make comparative experiments had good conditions for the second factor will be the prerequisite for the experiment, and so on, thus obtained for the workshop the best equipment hardware and process conditions. And the conclusion is that we must use imported aluminum source as evaporation source; with Telemark 258 Electron Bean Gun 258-type evaporation source crucible as a carrier; baking℃-10KV high voltage application of the temperature is about to meet in the 200 ;high-voltage supply, in achieving these four conditions, the most important conditions for the vacuum and then to 7.0 × 10-7TORR above, the aluminum layer of quality, including density (corrosion time), consistency (sheet resistance) to achieve the best results.Keywords：electron beam evaporation， aluminum source，crucible, baking temperature, high voltage supplyII目录第一章引言 (1)1.1 电子束蒸发的发展 (1)1.2 电子束蒸铝的分类 (1)1.2.1 电子束蒸发源蒸镀法 (1)1.2.2 高频感应蒸发源蒸镀法 (1)1.2.3 电阻蒸发源蒸镀法 (1)1.2.4 激光束蒸发源蒸镀法 (2)1.2.5 磁控溅射在表面改性技术中的应用 (2)1.2.6 等离子增强磁控溅射沉积技术（PMD） (2)1.2.7 反应磁控溅射技术 (3)1.2.8 离子镀 (3)1.3 本文所做的工作 (3)第二章电子束蒸铝的影响因素 (4)2.1设备总体概括 (4)2.2铝源 (5)2.3坩锅 (5)2.4蒸发速率 (5)2.5烘烤 (6)2.6高压电子束的供给系统 (6)2.7真空 (6)2.7.1真空的概念 (6)2.7.2真空的分类 (6)2.7.3真空在电子束蒸发中的重要性 (7)第三章研究对象的研究及规格统一 (8)III3.1 铝源的研究与规格比较 (8)3.2 坩埚的研究与规格确定 (9)3.3蒸发速率的研究 (12)3.4烘烤温度方面 (14)3.5 高压供给系统的研究 (15)3.5.1环形枪 (15)3.5.2偏转式电子枪 (17)3.6真空 (18)3.6.1 机械泵的研究 (19)3.6.2 罗茨泵的研究 (21)3.6.3 低温泵的研究 (23)3.6.4 各台设备真空值的校准与统一 (24)第四章单台设备进行的工艺实验 (26)4.1设备的确定 (26)4.2 工艺参数与实验方法的确定 (26)4.3实验及数据 (28)4.3.1 第一实验：铝源选用 (28)4.3.2 第二实验：坩埚实验 (31)4.3.3 烘烤实验 (35)4.3.4 电压电流实验 (43)4.3.5 真空实验 (47)第五章结论 (56)致谢 (57)参考文献 (58)IV第一章引言1.1 电子束蒸发的发展电子束蒸发镀膜技术最初起源于上个世纪30年代，直到70年代后期才得到了较大发展，此技术在整个工业生产中具有十分重要的地位，国内外无论是半导体制造厂抑或是精密光学厂商在此领域都有所研究，广泛应用在耐酸、耐蚀、耐热、表面硬化、装饰、润滑、光电通讯、电子集成、能源等领域。
E型电子束蒸发器
E型电子束蒸发器（JYK-电子枪）目录E型电子束蒸发源一.概述本蒸发源系坩埚由电机直接驱动、电子束偏转角为270º、用于蒸镀各种金属和非金属材料的磁偏转式E型电子束蒸发装置。
二、主要技术参数1、电子束偏转角 270º2、阳极电压 10KV3、阴极加热电源 AC 3V+3V，60A可调4、束流直冷坩埚0～1A5、坩埚容量（标准型）6、磁场电源X偏转电流±2A可调扫描频率 10～250HZY偏转电流±2A可调扫描频率 10～250HZ7、启动真空度 6.7×10-3Pa8、坩埚定位(四孔坩埚) 电控自动或手动点控9、坩埚冷却水进水温度≤25℃进水压力≥0.2MPa水流量≥8L/min10、电子枪体接地电阻≤4Ω三.结构说明1. 电子枪电子枪是产生电子束的部件,由直线状螺旋钨阴极、栅极和阳极组成。
加速电压采用负高压，阴极和栅极处于相同的负电位，阳极接地电位。
阴极由交流供电加热，使之发射电子，电子受栅极电位的影响，在阳极电压加速下形成会聚的电子束。
在X方向磁场（左为S极、右为N极）的作用下，电子束得到进一步聚焦并偏转270º射入装有被镀膜料的坩埚中，其动能变成热能使材料蒸发沉积于基片上，达到所需膜层的要求。
2．X、Y偏转和扫描X、Y偏转线圈采用铝金结构。
改变X线圈电流大小，电子束可作前后移动；改变Y线圈电流大小，电子束可作左右移动。
通过调整X、Y线圈电流大小，可使束斑射于膜料的所需位置上。
通常使Y线圈偏转电流为零，调整X线圈电流，使束斑居于坩埚中心位置。
若再给X、Y线圈加上交变电流，则电子束可在膜料上作不同幅度（圆或其它形状）和频率的自动扫描。
3．冷却水正常的冷却水是保证不损坏坩埚及密封胶圈等部件的关键，欲达到技术指标中的供水要求，请用户给电子束蒸发源单独供水，而不要由主机的供水管供水（参见图1）；并在工作中随时监视水流情况。
未达到供水要求，严禁使电子枪工作。
电子薄膜实验PPT课件
1. 气相成底膜 • 工艺目的：增加光刻胶与硅片的粘附性。
电子薄膜实验
• 工艺方法： 硅片放在成底膜真空腔中的热板上，热板温度控
制在200 ℃ ～250℃，用N2携带六甲基二硅胺 烷（HMDS）进入真空腔，处理时间60秒。这 样在硅片上形成了底膜。 HMDS是液态具有很高的蒸气压，能使光刻胶 与硅片很好地粘附。
主要参数：时间、温度
典型的软烘条件：在热板上100度烘60S
电子薄膜实验
4、对准和曝光 • 工艺目的： 将掩膜板上的图形通过镜头由紫外线
传递到硅片表面光刻胶膜上, 形成光敏感物质在空 间的精确分布，最终达到图形精确转移的目的。
电子薄膜实验
4、对准曝光 系统示意图
电子薄膜实验
电子薄膜实验
电子薄膜实验
URE-2000/35光刻机
中国科学院光电技术研究所
• 紫外接近，接触式光刻 • 曝光面积：100mm×100mm； • 分辨力：1μm（胶厚2μm 的正胶）； • 掩模尺寸：2.5inch、3 inch、4 inch、5 inch； • 样片尺寸：Φ15mm - Φ100 mm； • 样片厚度：0.1mm - 6mm； • 曝光波长：365nm
电子薄膜实验
• 电子束蒸发系统
电子束蒸发系统 电子薄膜实验
DZS-500型电子束蒸发镀膜机 • 中科院沈阳科学仪器研制中心 电子薄膜实验
• 电子束蒸发系统的组成： 1. 高压电源系统 2. 真空系统 3. 电子加速聚焦偏转系统 4. 工艺腔 5. 水冷坩锅系统（通常为带旋转的四坩锅） 6. 载片架
化温度450～500℃） 4. 易于沉积成膜 5. 易于光刻和刻蚀形成微图形
电子薄膜实验
6. 抗腐蚀性能好，因为铝表面总是有一层抗腐蚀 性好的氧化层（Al2O3） 7. 铝的成本低
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环形枪结构示意图（叶志镇 2008）
优点：不易污染 功率大 可蒸发高熔点材料 成膜质量较好
缺点：要求高真空 设备成本高 易污染 斑点固定 易“挖坑” 功率和效率都不高
直枪结构示意图（叶志镇 2008）
优点：使用方便 功率变化范围广 易于调节
缺点：设备体积大 结构复杂
成本高 易污染
e形枪结构示意图（叶志镇 2008）
优点：不易污染 功率大 可蒸发高熔点材料 成膜质量较好
缺点：要求高真空 设备成本高
电子束蒸发特点： 优点： 直接加热，效率高
能量密度大，蒸发高熔点材 料
冷坩埚，避免反应和蒸发 ， 提高薄膜纯度 缺点：装置复杂 残余气体和部分蒸气电离 对薄膜性能产生影响
高频感应蒸发
工作原理：线圈在高频磁场作用下因产生强大的涡流损失和 磁滞损失而升温，使材料受热蒸发。
Thanks！
洁薄膜 缺点：费用高
并非所有材料均能适用
激光蒸发装置（叶志镇 2008）
反应蒸发
工作原理：在一定反应气氛中蒸发金属或低价化合物，使之在淀积过程中 发生化学反应而生成所需的高价化合物薄膜
反应蒸发法是真空镀 膜方法的一种改进
特点： 产生等离子体， 使蒸发材料和反 应气体电离活化， 提高反应效率
反应蒸发装置图（叶志镇 2008）
电阻材料：难熔金属
优点：构造简单、造价便宜、使用可靠 缺点：加热所达最高温度有限、蒸发速率较低、蒸发面积小、
不适用于高纯和高熔点物质的蒸发
电子束蒸发：将蒸发材料置于水冷坩埚中，利用电子束直接加热使蒸 发材料汽化并在衬底上凝结形成薄膜
蒸度高熔点薄膜和高纯薄膜的一种主要加热方法
电子枪由电子束聚焦方式的不同分类： 直式电子枪 环枪（电偏转） e形枪（磁偏转）
高频感应加热（叶志镇 2008）
优点：污染少 蒸发速率大 不易产生飞溅 操作简单
缺点：不能预除气 功率不能微调 装置复杂、昂
贵
激光束蒸发
工作原理：采用激光束作为蒸发材料的一种热源，让高能 量的激光束透过真空式窗口，对蒸发材料加热蒸发，通过 聚焦可使激光束功率密度提高到106w/cm2以上。
优点：可蒸发高熔点材料 热源在室外， 简化真空室 非接触加热，无污染 适于超高真空下制取纯
电子束蒸高真空环境中加热，使之升华或蒸发 并沉积在特定衬底上以获得薄膜的工艺方法
技术分类：依据蒸发源的不同
电阻热蒸发
真
电子束蒸发
空
蒸
高频感应蒸发
发
技
术
激光束蒸发
反应蒸发
电阻热蒸发
热蒸发：蒸发材料在真空室中被加热，其原子 或分子从表面逸出的现象
加热方式：电阻加热