蒸发镀膜注意事项

蒸发镀膜注意事项

蒸发镀膜是一种常见的镀膜方式,在操作过程中有诸多要点需重点关注,具体如下:

一、蒸发源材料与镀膜材料的选择

(一)熔点与蒸气压

当确定镀膜材料后,对于电阻蒸发源和使用坩埚的蒸发源,应确保蒸发源材料熔点高于镀膜材料的蒸发温度(材料平衡蒸气压达 1.3Pa 时的温度) 。同时,为保证薄膜纯度,需选择在镀膜材料蒸发温度下,自身蒸气压低于 10⁻⁶Pa 的材料作为蒸发源,防止蒸发源材料与镀膜材料同时蒸发影响薄膜质量。

(二)材料间反应

高温环境下,蒸发源材料不能与镀膜材料发生化学反应或扩散,否则形成的化合物会影响蒸发速率,形成的合金会因熔点下降导致蒸发源被烧坏,从而影响镀膜过程与薄膜性能。

(三)润湿性

高温熔化的镀膜材料与蒸发源材料的润湿性存在差异:易润湿的镀膜材料在蒸发源上有扩展倾向,蒸发状态稳定,蒸发源可视为容器形;难润湿的镀膜材料在蒸发源中易滚动,致使蒸发过程不稳定,甚至会从蒸发源上掉落,影响镀膜均匀性与连续性。

二、合金的蒸镀

由于合金成分中各物质蒸气压不同,常规蒸发易出现分馏现象,导致膜层成分随厚度变化而改变,难以获得与蒸发源成分相近的合金薄膜。可采用以下方法:

(一)瞬间蒸发法

将合金制成粒状或粉末状,逐粒放入高温蒸发源,使其瞬间完全蒸发,如此能得到与镀膜材料成分相同的薄膜,有效避免分馏影响。

(二)双蒸发源蒸镀法

镀制二元合金薄膜时,使用两个蒸发源分别蒸发合金的两个组分,并精准控制各自蒸发速率,以此在基片上获得所需成分的合金薄膜,实现对合金成分的精确调控。

三、化合物的蒸镀

(一)直接蒸镀法

化合物直接蒸镀时存在不同情况:部分化合物组成不变,可直接沉积成膜;部分加热分解形成含多种气相成分的蒸气,沉积得到部分气相成分薄膜;还有部分加热分解无法成膜。即使前两种情况可制膜,也需严格把控加热温度,因为温度不同会导致气相成分组成变化,进而影响最终薄膜性能。

(二)反应蒸镀法

在充满活性气体的环境下蒸发固体材料,使其在基片上反应生成化合物薄膜,该方法常用于镀制高熔点化合物薄膜,通过特定的反应条件实现特殊薄膜的制备。

此外,双蒸发源蒸镀法(三温度法)在制作单晶半导体化合物薄膜(Ⅲ - V 族化合物)方面具有独特优势,通过控制多个温度参数与蒸发速率,实现高质量半导体薄膜的制备 。

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