基本原理
真空蒸發鍍膜法(簡稱真空蒸鍍)是在真空條件下,加熱蒸發容器中待蒸發的材料,使其原子或分子從表面氣化逸出,形成蒸汽流,入社到襯底或基底表面,凝結成固態薄膜的方法。
正空蒸發鍍膜包括以下基本過程:
(1)加熱蒸發過程:包括由凝聚相轉變為氣象的過程,每種蒸發物質在不同的溫度有不同的飽和蒸汽壓。
(2)氣態原子或分子在蒸發源與基片之間運輸,即原子或分子在環境氣氛中的飛行過程。
(3)蒸發原子或分子在基片表面張得沉積過程。即是蒸發,凝聚,成核,核生長,形成連續的膜。由於基板溫度遠低於蒸發源溫度,因此,氣態分子在基片表面將發生直接由氣態到固態的相轉變過程。
基本構造
本設備有兩個不同用途的蒸發頭:分別是蒸金屬盒蒸碳。注意:使用碳棒蒸發頭時,一個電極線連線儀器後面的黑色孔,一個電極線連線紅色孔;使用金屬蒸發頭時,一個電極線連線儀器後面的黑色孔,一個電極線連線綠色孔。
操作規則
蒸鍍金屬(選Single Pulse模式)1.將要蒸發的基底材料洗乾淨放在蒸發頭下面的基板上。
2.將要蒸發的金屬用鑷子團成球形放入鎢籃中。
3.將蒸發頭裝在儀器蓋上,插好電線,打開儀器電源開關。將氮氣鋼瓶的開關旋開,使流量控制在0.035Mpa左右。
4.按“ENTER”按鈕設定儀器參數。如果選擇“Single Pulse”模式,其餘參數不需要設定,值設定除氣時間,在0~60秒內調節。
5.然後按“START”鍵儀器開始抽真空。
6.等儀器進入泵保持狀態,真空度達到9×10-5mbar是,可進行下一步操作。由於鋁比較容易氧化,蒸鋁時至少要在泵保持進行30分鐘之後才能進行下一步操作。
7.按“START”鍵。
8.按“△”鍵儀器開始除氣。主要除去要蒸發的金屬材料表面的一些污垢等。操作時要小心的向右旋下面的黑色按鈕,當“Current”顯示為8是就要通知旋動,稍等片刻鎢籃就會發紅,開始除氣。除氣持續10秒左右然後就將旋鈕向左旋到底。
9.然後按“�”鍵儀器進入蒸髮狀態。
10.蒸鍍完畢後,按“STOP”鍵,停止抽真空,最後打開蓋子取出樣品,關閉主機電源盒氣源。
1.操作步驟從1到4和“Single Pulse”模式下是完全相同的,當操作至上述步驟第5步時,按“ENTER”按鈕設定一起參數,其餘參數不需要設定,蒸鍍時間默認為3分鐘,除氣時間可在0~60秒內調節,一般設為30秒。
2.接下來步驟6、7、8、9和“Single Pulse”模式下完全相同,當除氣結束進行到第10步按“�”鍵後,儀器不會自動蒸發而是通過旋轉黑色旋鈕增加電流蒸發。在鎢籃紅亮時(電流約20A),保持該電流1分鐘(最長不超過90秒)進行蒸發。蒸發1分鐘後把黑色旋鈕歸位,並且在10分鐘內不要再次蒸發,否則將導致儀器過熱燒毀,切記。
3.蒸鍍完畢後,按“STOP”鍵,停止抽真空,最後打開蓋子取出樣品,關閉主機電源盒氣源。
1.首先要將儀器後面的電源插好,使用碳棒蒸發頭時,體格電極線連線儀器後面的黑色孔,一個電極線連線紅色孔。
2.設定碳槍。第一個棒“A”應為30mm長,並使用細砂紙將所有的接觸面磨平600級,確保表面與棒軸是垂直的(見圖)。然後將“A”棒安裝在距固定端12mm出(見圖),輕輕地旋緊螺釘“D”,將棒固定好(見圖)。第二個棒“B”用儀器配備的刨子刨成直徑為1.6mm台階,確保管長為4.5mm(見圖)。棒“B”應當插入到銅管“C”內部,管部末端接觸到棒“A”平端,同時壓下彈簧直到簧環和支架的間隔為4mm(見圖),然後輕輕地旋緊螺釘E將棒固定在最終的位置上(見圖)。
3.將碳蒸發頭裝在儀器上蓋上,插好電線,打開儀器電源開關。將氮氣鋼瓶的開關旋開,使流量控制在0.035Mpa左右。
4.其餘操作步驟和“Single Pulse”模式下完全相同,根據需要蒸鍍的厚度來決定蒸鍍的次數(5個脈衝25nm,1秒脈衝5nm)。
5.蒸鍍完畢後,按“STOP”鍵,停止抽真空,最後打開蓋子取出樣品,關閉主機電源盒氣源。
試驗樣品的製備
實驗目的
讓學生了解高真空離子蒸鍍儀的基本原理,掌握儀器的基本操作步驟,學會用高真空離子蒸鍍儀製備納米薄膜材料。拓寬學生的知識面,為今後繼續深造打下基礎。
實驗步驟
1.將準備濺射的基底材料放入蒸鍍儀腔室內。
2.根據所需蒸鍍的材料選擇金屬蒸發頭/鎢籃或者碳蒸發頭,按照儀器操作規則里德步驟安裝好所需蒸鍍的材料。使用碳棒蒸發頭時,一個電極線連線儀器後面的黑色孔,一個電極線連線紅色孔;使用金屬蒸發頭時,一個電極線連線儀器後面的黑色孔,一個電極線連線綠色孔。
3.逐步按照儀器操作規則操作儀器,實驗結束時取出樣品。由於長時間使用會使腔室周圍沉積很厚的鍍層,根據實際情況及時清洗腔室。但是不能有有機試劑如丙酮、乙醇等清洗膠圈,以免老化引起漏氣現象。關閉主機電源和起源。最後切斷儀器總電源,蓋好儀器。