真空蒸发镀膜层的生长规律

文章作者:广东振华科技
阅读:702
发布时间:2023-05-19
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    蒸发镀膜时,膜层的形核、长大规律是各种离子镀膜技术的基础。

蒸发镀膜设备.jpg

1.形核

    在真空蒸发镀技术中,膜层粒子以原子的形态从蒸发源蒸发出来后,在高真空中径直飞向工件,在工件表面通过形核、长大的方式形成膜层。真空蒸发镀时,膜层原子从蒸发源逸出时的能量约 0.2eV。当膜层粒子间的凝聚力大于膜层原子与工件之间的结合力时,形成岛状晶核。单个膜层原子在工件表面滞留的时间里做无规则的运动、扩散、迁移,或与其他原子相碰撞形成原子团原子团中原子的数量达到某一临界值时,就形成了稳定的晶核,称均质形核。


    一般工件表面不是绝对平滑,包含有许多缺陷和台阶,这造成了工件不同部位对人射原子吸附力的差异。缺陷的表面吸附能大于正常表面,因而成为活性中心,有利于优先形核,称异质形核。当凝聚力与结合力相当,或膜层原子与工件结合力大于膜层原子间的凝聚力时,形成层状结构。离子镀膜技术中,多数情况为形成岛状核心。

2.生长

    当薄膜的核心形成后,继续捕获入射原子而长大。各岛状原子团一边长大一边相互结合成为更大的半球,逐渐形成遍布于工件表面的半球形岛状膜层。


    当膜层原子能量较高时,可以在表面充分扩散,且后续来的原子团较细小时可以形成平滑的连续膜。如果原子在表面的扩散能力弱,沉积的原子团的尺寸较大时,则以大型的半岛晶核的形态存在。岛状核心的顶部,对凹下部分有很强的遮蔽作用,即产生“阴影效应”。凸出表面的部分更有利于捕获后续沉积原子而优先生长,使表面的凹凸程度越发增大形成足够大的锥状晶或柱状晶。锥状晶间形成穿透空隙,表面粗糙度值增大。在高真空度下可获得细密的组织,随真空度的降低,膜层组织越来越粗大。

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