電阻熱蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)原理和使用.ppt

電阻熱蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)原理及使用,張克雄 大連光電技術(shù)研發(fā)中心 2011-9-3,DM-300B型,蒸發(fā)鍍膜原理,在真空條件下，通過加熱蒸發(fā)源使蒸發(fā)源中的物質(zhì)蒸發(fā)，蒸汽的原子或分子從蒸發(fā)源表面逸出，沉積到基片上凝結(jié)形成薄膜,熱蒸發(fā)鍍膜的三個物理過程,采用蒸發(fā)或升華把固態(tài)材料轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài) 原子(分子)從蒸發(fā)源遷移到基片上 基片表面上膜粒子重新排列而凝聚成膜,鍍膜機(jī)組成,鍍膜室：主要包括四對螺旋狀鎢絲或舟狀蒸發(fā)加熱器；旋轉(zhuǎn)基片支架；烘烤加熱器；熱電偶測溫探頭；離子轟擊環(huán)；針閥；觀察窗等 真空獲得系統(tǒng)。它主要由機(jī)械泵、分子泵、高低真空閥、充氣閥、電磁閥等組成 真空測量系統(tǒng)。它由熱偶計(jì)和電離計(jì)組合的復(fù)合真空計(jì)而成，熱偶計(jì)是用于測量低真空度，范圍 10210-1 Pa，電離計(jì)是用于測量高真空度，范圍 10-1 10-6Pa。 電路控制系統(tǒng)。它主要由機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、電磁閥控制電路和鍍膜蒸發(fā)加熱器控制電路、鐘罩升降控制電路、基片支架旋轉(zhuǎn)調(diào)速控制電路、烘烤加熱溫度控制電路、離子轟擊電路等組成。,鍍膜機(jī)示意圖,真空單位及轉(zhuǎn)換,我國真空區(qū)域劃分為：粗真空、低真空、高真空、超高真空和極高真空。,真空度劃分,粗真空 低真空 高真空 超高真空 極高真空,低真空的獲得（機(jī)械泵）,獲得低真空常采用機(jī)械泵，機(jī)械泵是運(yùn)用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹，從而獲得真空的裝置。它可以直接在大氣壓下開始工作，極限真空度一般為1.331.3310-2Pa，抽氣速率與轉(zhuǎn)速及空腔體積V的大小有關(guān)，一般在每秒幾升到每秒幾十升之間。,旋片式機(jī)械泵通常由轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定子的圓柱形空腔內(nèi)切位置上，空腔上連接進(jìn)氣管和出氣閥門。轉(zhuǎn)子中鑲有兩塊旋片，旋片間用彈簧連接，使旋片緊壓在定子空腔的內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是由馬達(dá)帶動的，定子置于油箱中，油起到密切、潤滑與冷卻的作用。,當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動時，空氣由被抽容器通過進(jìn)氣管被吸入，旋片隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動使與進(jìn)氣管相連的區(qū)域不斷擴(kuò)大，而氣體就不斷地被吸入。當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到一定位置時，另一旋片把被吸入氣體的區(qū)域與被抽容器隔開，并將氣體壓縮，直到壓強(qiáng)增大到可以頂開出氣口的活塞閥門而被排出泵外，轉(zhuǎn)子的不斷轉(zhuǎn)動使氣體不斷地從被抽容器中抽出。,高真空的獲得（分子泵）,分子泵是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子把動量傳輸給氣體分子，使之獲得定向速度，從而被壓縮、被驅(qū)向排氣口后為前級抽走的一種真空泵。極限真空度在10-5-10-7Pa,分子泵的分類,牽引分子泵：氣體分子與高速運(yùn)動的轉(zhuǎn)子相碰撞而獲得動量，被驅(qū)送到泵的出口。 渦輪分子泵：靠高速旋轉(zhuǎn)的動葉片和靜止的定葉片相互配合來實(shí)現(xiàn)抽氣的。這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。 復(fù)合分子泵：是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯(lián)組合起來的一種復(fù)合型的分子真空泵。,渦輪分子泵示意圖,克努曾余弦定律,氣體分子碰撞到一般的表面上反射時，與剛性球在剛性表面上遵從鏡面反射規(guī)律完全不同。它的反射方向是一帶有概率特征的隨機(jī)事件。入射分子沿可能反射方向反射的概率,凡是反射方向落在CAD范圍內(nèi)的分子皆能由右側(cè)到左側(cè)一次通過葉列，而反射方向落在BAE范圍內(nèi)的分子顯然不能通過而返回到右側(cè)。 反射方向落在BAE范圍內(nèi)的分子皆不能通過而返回葉列左側(cè)。而反射方向落在CAD范圍內(nèi)的分子才能從左側(cè)到右側(cè)一次通過葉列 由于CADCAD，即一次碰撞就可通過葉列的分子從右側(cè)到左側(cè)數(shù)量大于從左側(cè)到右側(cè)的數(shù)量。由于BAEBAE，即一次碰撞不能通過的分子返回在左側(cè)的數(shù)量大于返回右側(cè)的數(shù)量,如圖所示的高速運(yùn)動的葉列，與動輪相間排列的靜輪，除了傾斜方向相反其余完全一樣。氣體分子從右側(cè)到左側(cè)的傳輸幾率大于從左側(cè)到右側(cè)的傳輸幾率,真空度測量（熱偶真空計(jì)）,熱偶真空計(jì)：利用熱電偶的電勢與加熱元件的溫度有關(guān)，元件的溫度又與氣體的熱傳導(dǎo)有關(guān)的原理來測量真空度的真空計(jì)。其中有一根細(xì)金屬絲（鉑絲或鎢絲）以恒定功率加熱，金屬絲的溫度取決于輸入功率與散熱的平衡關(guān)系，而散熱取決于氣體的熱導(dǎo)率。管內(nèi)壓強(qiáng)越低，即氣體分子越稀薄，氣體碰撞燈絲帶走的熱量就越少，則絲溫越高，從而熱偶絲產(chǎn)生的電動勢越大。經(jīng)過校準(zhǔn)定標(biāo)后，就可以通過測量熱偶絲的電動勢來指示真空度了。 它通常用來測量低真空，可測范圍為13.330.1333Pa。,真空度測量（電離真空計(jì)）,電離真空計(jì)：在一定條件下，氣體分子與電子相互碰撞產(chǎn)生電離，待測氣體的壓力與氣體電離產(chǎn)生的離子流呈正比關(guān)系的原理制作的真空測量儀器。它用來測量高真空度，可測范圍為0.1331.3310-6Pa。注意，只有在真空度達(dá)到10-1Pa以上時，才可以打開電離規(guī)管燈絲。否則，將造成規(guī)管損壞。,常用蒸發(fā)源材料及形狀,鎢(W，mp=3380) 鉭(Ta，mp=2980) 鉬(Mo，mp=2630) 碳(C，mp=3730),注意事項(xiàng),蒸鍍源高溫下可能與材料反應(yīng)，引入雜質(zhì) 蒸鍍溫度有限，高熔點(diǎn)物質(zhì)（如氧化物）無法蒸鍍 蒸鍍速率有限 不適合蒸鍍化合物材料 鍍膜質(zhì)量不高,操作過程,開墻上電源、開循環(huán)水、開設(shè)備總電源 旋鈕旋至“充氣”檔，往腔體充氣（設(shè)備出現(xiàn)故障，直接拉后面的電磁閥） 旋鈕旋至“鐘罩升”檔，放入蒸發(fā)源、樣品等，更換觀察窗口玻璃片 旋鈕旋至“鐘罩降”檔，檢查鐘罩是否貼緊，再將旋鈕旋至“關(guān)”狀態(tài) 右旋鈕至“機(jī)械分子泵”檔，開始機(jī)械泵粗抽 低閥手柄拉至“抽鐘罩”檔，開始粗抽鐘罩 開復(fù)合真空計(jì)、旋鈕旋至“測量（左）”檔，抽真空至1-2Pa（使用中間的量程） 低閥手柄推至“抽系統(tǒng)”檔，開始粗抽系統(tǒng)，抽真空至5Pa 開高真空蝶閥，抽真空至2Pa,操作過程,開分子泵控制器電源，按下分子泵控制器的綠色按鈕，啟動分子泵 當(dāng)真空度小于1Pa時，關(guān)閉熱偶真空計(jì)，開啟電離真空計(jì)，逐步調(diào)整電離真空計(jì)量程，抽真空至4-510-3Pa.至此，完成抽真空過程 將電離真空計(jì)量程調(diào)至10-2檔，旋鈕旋至“烘烤蒸發(fā)”檔，根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)變壓器，選擇合適電流電壓值，開始熱蒸發(fā)鍍膜過程。（注意：逐漸加大電流時，鐘罩內(nèi)真空度會下降，等鐘罩內(nèi)真空度恢復(fù)到4-510-3Pa時，再加大蒸發(fā)電流） 鍍膜結(jié)束后，旋鈕旋至“關(guān)”檔，繼續(xù)抽真空5min，待溫度降低后，關(guān)閉電離真空計(jì) 關(guān)閉分子泵，當(dāng)分子泵示數(shù)降至100時，關(guān)閉高閥；當(dāng)分子泵示數(shù)降至0時，關(guān)閉機(jī)械泵和分子泵、關(guān)閉分子泵控制