通過PVD制備的薄膜通常存在應(yīng)力問題,不同材料與襯底間可能存在壓應(yīng)力或張應(yīng)力,在多層膜結(jié)構(gòu)中可能同時(shí)存在多種形式的應(yīng)力。薄膜應(yīng)力的起源是薄膜生長過程中的某種結(jié)構(gòu)不完整性(雜質(zhì)、空位、晶粒邊界、錯(cuò)位等)、表面能態(tài)的存在、薄膜與基底界面間的晶格錯(cuò)配等.對于薄膜應(yīng)力主要有以下原因:1.薄膜生長初始階段,薄膜面和界面的表面張力的共同作用;2.沉積過程中膜面溫度遠(yuǎn)高于襯底溫度產(chǎn)生熱應(yīng)變;3.薄膜和襯底間點(diǎn)陣錯(cuò)配而產(chǎn)生界面應(yīng)力;4.金屬膜氧化后氧化物原子體積增大產(chǎn)生壓應(yīng)力;5.斜入射造成各向異性成核、生長;6.薄膜內(nèi)產(chǎn)生相變或化學(xué)組分改變導(dǎo)致原子體積變化 真空鍍膜有三種形式,即蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍。海口來料真空鍍膜
真空鍍膜的方法:真空蒸鍍法:激光束蒸發(fā)源蒸鍍技術(shù)是一種比較理想的薄膜制備方法,利用激光器發(fā)出高能量的激光束,經(jīng)聚焦照射到鍍料上,使之受熱氣化。激光器可置于真空室外,避免了蒸發(fā)器對鍍材的污染,使膜層更純潔。同時(shí)聚焦后的激光束功率很高,可使鍍料達(dá)到極高的溫度,從而蒸發(fā)任何高熔點(diǎn)的材料,甚至可以使某些合金和化合物瞬時(shí)蒸發(fā),從而獲得成分均勻的薄膜。真空蒸鍍法具有設(shè)備簡單,節(jié)約金屬原材料,沉積Ti金屬及其氧化物、合金鍍層等,表面附著均勻,生產(chǎn)周期短,對環(huán)境友好,可大規(guī)模生產(chǎn)等突出優(yōu)點(diǎn)。海口來料真空鍍膜多弧離子真空鍍膜機(jī)鍍膜還會在電廠的作用下沉積在具有負(fù)電壓基體表面的任意位置上。
真空鍍膜:濺射鍍膜:濺射出來的粒子在飛向基體過程中易和真空室中的氣體分子發(fā)生碰撞,導(dǎo)致運(yùn)動方向隨機(jī)化,使得沉積的膜易于均勻。發(fā)展起來的規(guī)模性磁控濺射鍍膜,沉積速率較高,工藝重復(fù)性好,便于自動化,已適當(dāng)于大型建筑裝飾鍍膜及工業(yè)材料的功能性鍍膜,如TGN-JR型用多弧或磁控濺射在卷材的泡沫塑料及纖維織物表面鍍鎳Ni及銀Ag的生產(chǎn)制備。濺射鍍膜可分為直流濺射、射頻濺射和磁控濺射,其對應(yīng)的輝光放電電壓源和控制場分別為高壓直流電、射頻(RF)交流電和磁控(M)場。
離子輔助鍍膜是在真空熱蒸發(fā)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種輔助鍍膜方法。當(dāng)膜料蒸發(fā)時(shí),淀積分子在基板表面不斷受到來自離子源的荷能離子的轟擊,通過動量轉(zhuǎn)移,使淀積粒子獲得較大動能,提高了淀積粒子的遷移率,從而使膜層聚集密度增加,使得薄膜生長發(fā)生了根本變化,使薄膜性能得到了改善。常用的離子源有克夫曼離子源、霍爾離子源。霍爾離子源是近年發(fā)展起來的一種低能離子源。這種源沒有柵極,陰極在陽極上方發(fā)出熱電子,在磁場作用下提高了電子碰撞工作氣體的幾率,從而提高了電離效率。正離子因陰極與陽極間的電位差而被引出。離子能量一般很低(50-150eV),但離子流密度較高,發(fā)散角大,維護(hù)容易。真空鍍膜機(jī)的優(yōu)點(diǎn):具有較佳的金屬光澤,光反射率可達(dá)97%。
真空鍍膜的方法:濺射鍍膜:濺射鍍膜是指在真空室中,利用荷能粒子轟擊靶表面,使靶材的原子或分子從表面發(fā)射出來,進(jìn)而在基片上沉積的技術(shù)。在濺射鍍鈦的實(shí)驗(yàn)中,電子、離子或中性粒子均可作為轟擊靶的荷能粒子,而由于離子在電場下易于加速并獲得較大動能,所以一般是用Ar+作為轟擊粒子。與傳統(tǒng)的蒸發(fā)鍍膜相比,濺射鍍膜可以在低溫、低損傷的條件下實(shí)現(xiàn)高速沉積、附著力較強(qiáng)、制取高熔點(diǎn)物質(zhì)的薄膜,在大面積連續(xù)基板上可以制取均勻的膜層。濺射鍍膜被稱為可以在任何基板上沉積任何材料的薄膜技術(shù),因此應(yīng)用十分普遍。真空鍍膜中等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積可在較低溫度下形成固體膜。海口來料真空鍍膜
廣義的真空鍍膜還包括在金屬或非金屬材料表面真空蒸鍍聚合物等非金屬功能性薄膜。海口來料真空鍍膜
ALD允許在原子層水平上精確控制膜厚度。而且,可以相對容易地形成不同材料的多層結(jié)構(gòu)。由于其高反應(yīng)活性和精度,它在精細(xì)和高效的半導(dǎo)體領(lǐng)域(如微電子和納米技術(shù))中非常有用。由于ALD通常在相對較低的溫度下操作,因此在使用易碎的底物例如生物樣品時(shí)是有用的,并且在使用易于熱解的前體時(shí)也是有利的。由于它具有出色的投射能力,因此可以輕松地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的粉末和形狀。 眾所周知,ALD工藝非常耗時(shí)。例如,氧化鋁的膜形成為每個(gè)循環(huán)0.11nm,并且每小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)膜形成量為100至300nm。由于ALD通常用于制造微電子和納米技術(shù)的基材,因此不需要厚膜形成。通常,當(dāng)需要大約μm的膜厚度時(shí),就膜形成時(shí)間而言,ALD工藝是困難的。作為物質(zhì)限制,前體必須是揮發(fā)性的。另外,成膜靶必須能夠承受前體分子的化學(xué)吸附所必需的熱應(yīng)力。海口來料真空鍍膜