薄膜材料与纳米技术 Thin Film Materials nanotechnology 北京科技大学材料科学学院唐伟忠 Tel 62332475 E-mail wztanga mater ustb. edu. cn 课件下载网址:wztangteaching@sina.com 下载密码:123456
薄膜材料与纳米技术 Thin Film Materials & Nanotechnology 北京科技大学材料科学学院 唐伟忠 Tel: 6233 2475 E-mail: wztang@mater.ustb.edu.cn 课件下载网址： wztang_teaching@sina.com 下 载 密 码： 123456
第二讲 薄膜材料制备的真空蒸发法 Preparation of thin films y vacuum evaporation
第二讲 薄膜材料制备的真空蒸发法 Preparation of thin films by vacuum evaporation
◆元素的热蒸发 ◆化合物与合金的热蒸发 ◆蒸发沉积薄膜的均匀性 ◆制备薄膜材料的各种蒸发方法
提 要 ◆ 元素的热蒸发 ◆ 化合物与合金的热蒸发 ◆ 蒸发沉积薄膜的均匀性 ◆ 制备薄膜材料的各种蒸发方法
物理气相沉积 物理气相沉积( physical vapor deposition,PVD)是利用某种物理过程 物质的热蒸发或在粒子轰击下物质 表面原子的溅射,不涉及化学反应过程 的,实现原子从源物质到薄膜的可控转 移的薄膜(及其他材料)制备方法
物理气相沉积 物理气相沉积（physical vapor deposition, PVD）是利用某种物理过程 ⎯⎯ 物质的热蒸发或在粒子轰击下物质 表面原子的溅射，不涉及化学反应过程 的，实现原子从源物质到薄膜的可控转 移的薄膜（及其他材料）制备方法
化学气相沉积 化学气相沉积( chemical vapor deposition,CVD)是经由气态的先驱物, 通过气相原子、分子间的化学反应,生 成薄膜(及其他材料)的技术手段
化学气相沉积 化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）是经由气态的先驱物， 通过气相原子、分子间的化学反应，生 成薄膜（及其他材料）的技术手段
物理气相沉积方法的特点 口使用固态或熔融态的物质作为沉积过程的源物质 口源物质经过物理过程进入气相 口在气相中及在衬底表面并不发生化学反应 口使用相对较低的气体压力环境 低压PVD环境下: ◆其他气体分子的散射作用较小,气相分子的运动 路径为一直线; 气相分子在衬底上的沉积几率接近100%
物理气相沉积方法的特点 ◼ 使用固态或熔融态的物质作为沉积过程的源物质 ◼ 源物质经过物理过程进入气相 ◼ 在气相中及在衬底表面并不发生化学反应 ◼ 使用相对较低的气体压力环境 低压PVD环境下： ◆ 其他气体分子的散射作用较小，气相分子的运动 路径为一直线； ◆ 气相分子在衬底上的沉积几率接近100%
真空蒸发法的特点 蒸发法的显著特点之一是其较高的背底 真空度。在较高的真空度下: 不仅蒸发出来的物质原子或分子具 有较长的平均自由程,可以直接沉 积到衬底表面上; 且还可以确保所制备的薄膜具有较 高的纯净度
蒸发法的显著特点之一是其较高的背底 真空度。在较高的真空度下： ◆ 不仅蒸发出来的物质原子或分子具 有较长的平均自由程，可以直接沉 积到衬底表面上; ◆ 且还可以确保所制备的薄膜具有较 高的纯净度。 真空蒸发法的特点
薄膜蒸发沉积装置的示意图 性 装置的主要组成:真空环境、蒸发源、衬底 原则上,真空度应越高越好(~10-5Pa)
薄膜蒸发沉积装置的示意图 ◆ 装置的主要组成：真空环境、蒸发源、衬底…… ◆ 原则上，真空度应越高越好（10-5Pa）
元素的平衡蒸气压随温度的变化 曲线上的点标明 的是相应元素的 熔点 1Do 180
元素的平衡蒸气压随温度的变化 曲线上的点标明 的是相应元素的 熔点
元素的平衡蒸气压随温度的变化 由克劳修斯-克莱普朗( Clausius- Clapeyron)方程 有 如,液态A的平衡蒸气压就满足关系式 lgp (pa)= +14533-0.9991g7-352×1067
元素的平衡蒸气压随温度的变化 T V H dT dpe = I RT H ln p e e − + T 15993 lgpe (Pa)= +14.533-0.999lgT-3.5210-6T 由克劳修斯-克莱普朗(Clausius-Clapeyron)方程 有 如，液态Al的平衡蒸气压就满足关系式