电子束蒸发原理
蒸镀-电子束蒸镀原理及透明导电膜沉积介绍
课题：
第一节：蒸发原理介绍 第二节：ITO透明导电膜介绍
第一节：蒸发原理介绍
电子束蒸发分类
• 按用途分：功能镀膜（导电膜，液晶薄膜，薄膜电容和切削刀具镀 膜）、装饰镀膜（卫浴、五金、各类产品外壳）和包装镀膜（包装材 料） • 按设备类型分：电子束蒸镀机(EVAPROTATON)、溅镀机(Sputter)以及 离子镀机(Ion plating)、乌舟镀膜机 • 按反应类型分：化学镀膜和物理镀膜 • 真空镀膜技术就是在真空环境下，通过化学、物理方式将反应物或者 靶材沉积到基板上的薄膜气象沉积技术。
问题：
1、镀膜用于在生活中哪些方面？
2、目前我公司使用的镀膜机台有哪些？
电子束原理介绍： 利用高压电使钨丝线圈产生电子后，利用加速 电极将电子引出，再透过磁偏转线圈，将电子束弯 曲270o，引导打到坩埚内的金属源上，使其局部熔 融。因在高真空下(4×10-6torr)金属源之熔点与 沸点接近，容易使其蒸发，而产生金属的蒸气流， 遇到芯片时即沉积在上面。在坩埚四周仍需有良好 的冷却系统，将电子束产生的热量带走，避免坩埚 过热融化，形成污染源。
ITO蒸镀机 可置2"片 坩埚数
离子蒸镀机 载片方式 作用
金属蒸镀机
电子束蒸发
210pcs
40cc*4
公自转正放式
？
ITO蒸镀机
电子束蒸发 电子束+离子 源蒸发
180pcs
40cc*4
公自转正放式
？
离子蒸镀机
141pcs
40cc*10
公转背方式
？
第二节
ITO透明导电膜介绍
ITO膜定义
ITO膜 (即掺 SnO2的In2O3膜)具有优良的 导电性、较高的可见光区透过率，同时对 衬底具有很好的附着性和稳定性, 且容易 刻蚀形成透明电极图形；目前,ITO 靶是 制造高性能透明导电膜的最好材料，还没 有其他材料可代替。
真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法
真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法在物理实验中，真空技术被广泛应用于各个领域，其在材料科学研究中的蒸发与沉积方法尤为重要。
蒸发与沉积是指将固体材料升华或气相物质沉积到基底上的过程。
本文将针对真空技术的蒸发与沉积方法展开论述。
一、蒸发技术1. 热源蒸发法热源蒸发法是最常见的蒸发技术之一。
通过加热材料到其蒸发温度，使其直接升华，形成蒸气沉积在基底上。
这种方法可以用于制备纯净的金属、氧化物和半导体材料。
但是，热源蒸发法的主要缺点是易导致样品结构的变化，同时，材料的浓度难以控制。
2. 电子束蒸发法电子束蒸发法利用电子束轰击材料进行蒸发。
电子束蒸发法具有较高的功率密度，可以实现较大范围的蒸发。
此外，这种方法可以通过控制电子束的扫描速度和轰击功率来实现对材料的精确控制，从而使蒸发过程更加稳定。
3. 溅射蒸发法溅射蒸发法是一种基于物理性质的蒸发方法。
在真空室中，通过在目标材料上施加电压，产生高速离子束与目标相撞击，使材料升华并沉积在基底上。
这种方法适用于制备薄膜材料，并且可以实现对薄膜沉积速率和形貌的精确控制。
二、沉积技术1. 化学气相沉积法化学气相沉积法利用气体在真空环境中进行化学反应的原理，将材料从气相沉积到基底上。
这种方法特别适用于制备高纯度、均匀的薄膜材料。
在化学气相沉积法中，还有化学气相沉积（CVD）和分子束外延（MBE）等不同的方法。
2. 电子束蒸发沉积法电子束蒸发沉积法是利用电子束轰击材料产生的高能量电子使其升华，并通过自由传播到基底上进行沉积的方法。
这种方法具有较高的温度控制精度和较小的基底污染，适用于制备单晶材料。
3. 磁控溅射沉积法磁控溅射沉积法是一种在真空环境中通过磁场控制离子和中性粒子的轨迹来实现材料沉积的方法。
这种方法具有高沉积速率、良好的附着力和均匀性等优点。
它在制备金属薄膜和合金薄膜方面有着广泛的应用。
总结起来，真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法主要包括热源蒸发法、电子束蒸发法、溅射蒸发法、化学气相沉积法、电子束蒸发沉积法和磁控溅射沉积法等。
实验9_电子束蒸发薄膜制备
实验9_电子束蒸发薄膜制备电子束蒸发薄膜制备实验目前有许多薄膜制备技术，包括各种蒸发、溅射、离子镀等的物理气相沉积技术，各种化学气相沉积技术，各种电的、或机械的、或化学的沉积技术（电镀、化学镀、喷涂、静电喷涂、等离子喷涂、刷涂等等）。
电子束蒸发是利用聚焦电子束直接对材料进行加热蒸发，是一种重要的薄膜制备技术。
利用电子束可以蒸发各种材料，包括高熔点材料。
一、实验目的1、学习电子束蒸发镀膜的工作原理；2、掌握电子束蒸发镀膜系统的操作方法；3、学会用电子束蒸发制备金属薄膜材料。
二、实验设备电子束蒸发镀膜系统DZS-500型。
三、实验原理和装置1、真空蒸发技术的原理固态或液态材料被加热到足够高的温度时会发生气化，由此产生的蒸汽在较冷的基体上沉积下来就形成了固态薄膜。
真空蒸发是制备蒸发薄膜的方法，具体作法是使10?Pa以下，然后用电阻加热、电子轰击或其他方用真空机组把沉积室内的压强降到2法把蒸发料加热到使大量的原子或分子离开其表面，并沉积到基片上。
金属和热稳定性良好的化合物均可用此法淀积。
蒸发薄膜的纯度较高。
这种蒸发的方法简单、方便，因而目前应用仍然最为广泛。
用真空蒸发的方法将金属或非金属材料沉积到基片上的具体过程可分力三个阶段：从蒸发源开始的热蒸发；蒸发料原子或分子从蒸发源向基片渡越；蒸发料原子或分子沉积在基片上。
真空系统中，由于背景气压低，大部分蒸汽原子或分子不与残余气体分子发生碰撞现象，而沿直线路径到达基片。
蒸发物质的分子在从蒸发源到待沉积薄膜衬底的迁移过程中，会与周围环境中的e?），其中L为气体气体原子相碰撞。
蒸发物分子中发生碰撞的百分数等于（１－D L分子的平均自由程，D为从蒸发源到衬底的直线距离．对于普通的真空蒸发装置，Ｄ一般为10到50㎝，为了保证只有很小一部份蒸发物分子与镀膜装置中的残余气体分子发生碰撞，减少对所沉积薄膜的污染，通常蒸发要求210?Pa的真空度下进行。
10?～4用来制备薄膜的大多数蒸发材料的蒸发温度在1000～2000℃。
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。
电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南
电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南薄膜制备技术在当今科技领域发展迅猛，其中电子束蒸发技术因其独特的优势，逐渐成为研究领域的热点。
本文将就电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南进行探讨，以期为相关研究工作者提供一定的参考。
1. 电子束蒸发技术的基本原理电子束蒸发技术是一种通过控制蒸发材料的电子束进行材料的薄膜制备技术。
其基本原理是利用高能电子束对靶材进行加热，使其蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。
在这一过程中，控制电子束的束流密度和能量分布不仅能够精确控制薄膜的厚度和结构，还能够有效提高薄膜的成分均匀性。
2. 电子束蒸发技术的应用领域电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用领域广泛，涵盖了光电子器件、光学镀膜、功能材料等诸多领域。
其中，光电子器件是电子束蒸发技术的重要应用领域之一。
通过电子束蒸发技术制备的光电子器件具有高效率、高分辨率和低漏电流等优点，适用于光通信、光储存等领域。
此外，电子束蒸发技术还可用于光学镀膜，制备高反射率的金属镜片和抗反射膜，提高光学元件的性能。
在功能材料领域，通过电子束蒸发技术可以制备具有特殊磁性、光学性能的材料，用于磁性存储材料和光学传感器等方面。
3. 电子束蒸发技术的优势和挑战电子束蒸发技术相较于其他薄膜制备技术具有诸多优势。
首先，电子束蒸发技术可以实现高温沉积，利于构建高结晶度和致密性的薄膜。
其次，通过控制电子束的能量和束流密度，可以实现对薄膜厚度和成分的精确控制，有助于制备符合要求的薄膜。
此外，电子束蒸发技术还具有高成本效益和直接蒸发能力的特点，适用于大规模制备和复杂结构的薄膜。
然而，电子束蒸发技术在实践应用中仍然面临一些挑战。
首先，高能电子束对靶材的加热容易造成材料的变形和脆化，影响薄膜质量。
其次，电子束蒸发过程中，电子束与靶材之间通常存在静电相互作用，造成部分蒸发物质在沉积过程中发生偏移或粘附不均匀，进而影响薄膜的性能。
4. 提高电子束蒸发技术制备薄膜的质量与性能为了提高电子束蒸发技术制备薄膜的质量与性能，有几个方面需要重点关注。
电子束蒸发石墨坩埚
电子束蒸发石墨坩埚一般情况下，电子束蒸发器，简称EB-Evaporator，是一种特殊的实验室仪器，用于在真空条件下蒸发物质，其主要原理是将电子束能量转化为热量，将物质以蒸气的形式提升到更高温度的状态，从而使物质蒸发。
其主要应用是在材料表面处理，如用于制造半导体和薄膜，也可以用于制造镀膜、沉积或涂层，以及处理多种特殊的显示器和传感器。
石墨坩埚是一种采用电子束蒸发技术的特殊实验室仪器，它可以通过电子束直接将物质转化成二氧化碳、氢气等气体，并以此得到各种特殊材料，而且与普通电子束具有类似的用途。
石墨坩埚（EB-Crucible）是用来涂覆石墨集热面的实验室仪器，它的温度可以达到4000℃。
石墨坩埚的主要用途是将物质蒸发转移到其他物质，或者用于研究物质反应，以及在半导体和多层结构中插入物质。
石墨坩埚主要以四种形式出现，分别是液态坩埚、固态坩埚、气相坩埚和气液坩埚。
液态坩埚是指将物质以液态形式载入坩埚，然后通过电子束以液态形式蒸发物质，通常可以用于制造特殊的气体或固体材料。
固态坩埚也叫多层结构坩埚，是将物质以固体形式载入坩埚，然后再用电子束加热分解物质，可以用于多层结构的构造，以及制造电子器件的半导体材料。
气态坩埚是指将物质以气态形式载入坩埚，通过电子束来加热，从而实现物质的汽化，用于制造特定形状和功能的薄膜。
最后，气液坩埚则将气态和液态物质结合在一起，通过电子束来加热，目的是使物质以气液混合形式产生反应。
电子束蒸发石墨坩埚在实验室仪器上占有重要的地位，它不仅能够实现物质的蒸发和分解，还可以用于制造半导体、多层结构和特殊的显示器或传感器。
石墨坩埚的使用非常方便，因为它只需要真空条件和电子束能量，就能轻松达到4000℃的温度，从而使物质发生反应，制造出特殊材料和涂层。
另外，石墨坩埚可以用于物质蒸发和汽化，它也可以将液态物质转化成气态，用于研究物质的反应特性。
电子束蒸发石墨坩埚的应用可以有效提高实验室仪器的功效，并为科学研究提供重要的帮助。
电子束蒸发
电子束蒸发
电子束蒸发（electron beam evaporation）是一种常用的蒸发
工艺，它可以在较低温度下有效地将薄膜材料以连续的方式蒸发出来。
它通常由真空容器和温控装置组成，真空容器中通过电子加速器实现
电子束的形成，温控装置用于控制材料的温度。
电子束蒸发的优势在于其快速、高精度的薄膜沉积。
它不需要大
量的热激活能量，能够较少的能量将材料蒸发，并且能够精确控制沉
积薄膜的厚度。
而且，它可以在低温下蒸发多种材料，良好的真空状
态使得这种方法更为有效，也对环境没有污染。
电子束蒸发在微电子制造行业有着广泛的应用，包括半导体集成
电路、微纳电子制品、显示器的薄膜沉积制造以及电路板的表面处理等。
它可以提高半导体制造工艺的精度，从而大大提高了半导体器件
的性能。
同时，电子束蒸发也被广泛应用于人工晶体学和生物学仪器
制造行业，以及天文学和其他领域。
总之，电子束蒸发是一种有效而可靠的蒸发工艺，它可以提供精
准的厚度控制，且能够获得高品质的沉积薄膜。
它在目前的制造行业
中有着广泛的应用，能够满足各行各业的需求。
电子束蒸发PPT-课件
电子束蒸发PPT
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
电子束蒸发
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。
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。
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）
Thanks！
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）
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）
空
蒸
高频感应蒸发
发
技
术
Hale Waihona Puke 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
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孔庆峰
蒸镀机照片
一.金属蒸镀的分类
• 一.热蒸镀 • 二.电子束蒸镀 • 三,溅射蒸镀
1.热蒸镀
• Thermal Evaporation 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料， 利用电阻加热到达熔化温度，使其蒸发， 达到并附着在基底表面的一种技术。
2.电子束蒸镀
• (E-Gun Evaporation) 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料， 利用电子束加热到达熔化温度，使其蒸发， 达到并附着在基底表面的一种技术极的部位沉积一些金属层之后,由于压电效应的原故，造 成输出信号的改变，利用其变化量去折算目前的镀率。
3.溅射技术
• 磁控溅射的工作原理是指电子在电场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 。
二.电子束蒸镀
• 1.特点. 相较于热蒸镀的方式电子束蒸镀的方法 有其下列的优点。 • 1.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。 • 2. 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。
2.坩埚示意图
3.电子速控制原理
• 我们只要改变加速电场的大小就可以改变 电子束射击到坩锅的位置,假设与电子束平 行的位置为X轴方向，如果与交插电子束的 位置加装一组磁场,我们便能控制电子束左 右的方向,以此我们称为Y轴。 • 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子 束扫描的区域及面积的大小。
E-GUN的结构示意图