真空鍍膜設(shè)備中的蒸發(fā)鍍膜
蒸發(fā)源有三種類型。①電阻加熱源:用難熔金屬如鎢、鉭制成舟箔或絲狀,通以電流,加熱在它上方的或置于坩堝中的蒸發(fā)物質(zhì)(圖1[蒸發(fā)鍍膜設(shè)備示意圖])電阻加熱源主要用于蒸發(fā)Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料;②高頻感應(yīng)加熱源:用高頻感應(yīng)電流加熱坩堝和蒸發(fā)物質(zhì);③電子束加熱源:適用于蒸發(fā)溫度較高(不低于2000[618-1])的材料,即用電子束轟擊材料使其蒸發(fā)。
蒸發(fā)鍍膜與其他真空鍍膜設(shè)備的鍍膜方法相比,具有較高的沉積速率,可鍍制單質(zhì)和不易熱分解的化合物膜。
通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面,稱為蒸發(fā)鍍膜。這種方法最早由M.法拉第于1857年提出,現(xiàn)代已成為常用鍍膜技術(shù)之一。蒸發(fā)鍍膜設(shè)備結(jié)構(gòu)。
蒸發(fā)物質(zhì)如金屬、化合物等置于坩堝內(nèi)或掛在熱絲上作為蒸發(fā)源,待鍍工件,如金屬、陶瓷、塑料等基片置于坩堝前方。待系統(tǒng)抽至高真空后,加熱坩堝使其中的物質(zhì)蒸發(fā)。蒸發(fā)物質(zhì)的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。薄膜厚度可由數(shù)百埃至數(shù)微米。膜厚決定于蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率和時(shí)間(或決定于裝料量),并與源和基片的距離有關(guān)。對(duì)于大面積鍍膜,常采用旋轉(zhuǎn)基片或多蒸發(fā)源的方式以保證膜層厚度的均勻性。從蒸發(fā)源到基片的距離應(yīng)小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程,以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學(xué)作用。蒸氣分子平均動(dòng)能約為0.1~0.2電子伏。
為沉積高純單晶膜層,可采用分子束外延方法。生長(zhǎng)摻雜的GaAlAs單晶層的分子束外延裝置如圖2[ 分子束外延裝置示意圖]。噴射爐中裝有分子束源,在超高真空下當(dāng)它被加熱到一定溫度時(shí),爐中元素以束狀分子流射向基片。基片被加熱到一定溫度,沉積在基片上的分子可以徙動(dòng),按基片晶格次序生長(zhǎng)結(jié)晶用分子束外延法可獲得所需化學(xué)計(jì)量比的高純化合物單晶膜,薄膜最慢生長(zhǎng)速度可控制在1單層/秒。 通過控制擋板,可精確地做出所需成分和結(jié)構(gòu)的單晶薄膜。分子束外延法廣泛用于制造各種光集成器件和各種超晶格結(jié)構(gòu)薄膜。