什么是气相沉积设备?
气相沉积设备是进行真空沉积(VD)的设备,在减压下使物质气化并在靶材上形成薄膜。
通过使用气相沉积设备,可以在目标物体上形成光滑的涂膜,并且还可以控制膜的厚度和成分。
气相沉积设备的应用
气相沉积设备可以由多种材料形成薄膜,包括铝等金属材料以及有机和无机材料。
气相沉积设备用于以下目的。
- 光学薄膜(镜片增透膜、特殊镜子等)
- 磁带(录音带、录像带等)
- 半导体(有机EL、LED、太阳能电池等)
- 电子元件(电阻、电容、半导体集成电路等)
- 食品包装材料(休闲食品袋用铝蒸镀膜等)
- 分析用途(样品制备)
使用旋转泵或涡轮分子泵降低腔室内部的压力,将要沉积的材料蒸发并沉积在远程位置的目标上。通过形成减压状态,去除腔室内的杂质,提高汽化物质的扩散性,形成具有良好附着力的光滑薄膜。
电镀是众所周知的在材料表面形成薄膜的方法,但不同之处在于,电镀时从液相供给原料,而在气相沉积中从气相供给原料。
气相沉积设备的类型
气相沉积设备所采用的气相沉积方法包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(PVD),根据使物质汽化的方法可分为两种:沉积(Deposition)、CVD)。物理气相沉积是利用加热等物理方法使沉积材料气化或升华来形成膜的方法。加热方法有电子束、电阻加热、高频感应、激光等。
- 电子束加热
通过对坩埚内收容的耐火材料等气化材料照射电子束,使其气化。电子束还可以应用于高能量和高熔点的材料。 - 电阻加热电流通过电阻器(例如
钨)以产生热量,并且通过将沉积材料放在其顶部,沉积材料被加热并汽化。它适用于低熔点材料,因为升高温度相对困难。 - 将沉积材料放置在缠绕有高频感应加热
线圈的坩埚中,高频电流通过线圈产生强磁场。磁场产生的电流和电产生的热量加热电阻迅速升高温度并汽化薄膜材料。 - 激光加热
通过用激光照射沉积材料,提供高能量以使沉积材料蒸发。
使用等离子体或分子束的方法也是物理气相沉积方法的类型。
- 分子束外延(MBE)
通过在超高真空下进行真空蒸发,蒸发的分子沿同一方向直线行进,从而可以更精确地控制薄膜厚度和成分。生长速度慢,需要高真空,不适合较大的设备,难以批量生产。 - 溅射当将惰性气体(如 氩气)
注入 真空中并向电极施加电压以引起辉光放电时,等离子化的氩气与阴极碰撞,踢出阴极上的原子和分子。此时,如果将待蒸发的物体放在阳极上,则喷射出的原子就会沉积在表面。电离方法包括直流电压(DC)、射频交流电压(RF-AC)、磁控管和离子束。