真空鍍（dù）膜就是（shì）置待鍍材料和被（bèi）鍍基（jī）板於真空室內，采用一定方法加熱待鍍（dù）材料（liào），使之蒸發或升華，並飛行濺射到被鍍基板表（biǎo）麵凝聚（jù）成膜的（de）工藝。
    在真空條件下成膜有很多優點（diǎn）：可減少蒸發材料的（de）原子、分子在飛向基板過程中於分子的碰撞（zhuàng），減少氣體中的活性分子和蒸發源材（cái）料（liào）間的化學反應（如氧化等），以及減少成膜過程中氣體分子進入（rù）薄膜中成（chéng）為雜（zá）質的量，從而提供膜層的致密度、純（chún）度、沉積速率和與（yǔ）基板的附著力。通常真空蒸鍍要求成（chéng）膜室內壓力等於或低於（yú）10-2Pa，對於蒸發源（yuán）與基板距離較遠和薄膜質量要求很高的場合，則（zé）要求壓力更低。
    主要分為一（yī）下幾類：
    蒸發鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍。
    蒸發（fā）鍍膜：通過加熱蒸發某種物質使（shǐ）其（qí）沉積在固體表麵，稱為蒸發鍍膜。這（zhè）種方法最早由M.法拉第於1857年提出，現代已（yǐ）成為常用鍍膜技術之一。
    蒸發物質（zhì）如金屬、化合物等（děng）置於坩堝內（nèi）或掛在熱絲上作為（wéi）蒸發源，待鍍工件（jiàn），如金屬、陶瓷（cí）、塑料等基片置於坩堝前方。待係統（tǒng）抽（chōu）至高真空後，加熱坩堝使（shǐ）其中的物質蒸發。蒸發物質的原子或分子以冷凝方式沉積在基（jī）片表麵。薄膜厚度可由（yóu）數百埃至數微米。膜厚決定（dìng）於蒸發源（yuán）的蒸發速率和時間（jiān）（或（huò）決定於裝料量），並與源和基片的距離有關。對於（yú）大麵積鍍膜，常采用旋轉基片或多蒸發源的方式以保證膜層厚度（dù）的均勻性。從蒸發源（yuán）到基片（piàn）的距離（lí）應小於蒸氣分（fèn）子在殘（cán）餘氣體中的（de）平均自由程，以免蒸氣分子（zǐ）與殘氣分子碰撞（zhuàng）引起化學作用（yòng）。蒸氣分子平（píng）均動能約為（wéi）0.1～0.2電子伏。
    蒸發源有三種類型。①電阻加熱源：用難熔金屬（shǔ）如鎢、鉭製成舟箔或絲狀（zhuàng）,通以電流,加熱在它上方的或（huò）置於坩堝中的蒸發物質（zhì）（圖（tú）1[蒸發鍍膜設備示意圖（tú）]）電阻加熱源主要用於蒸發（fā）Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。②高頻感（gǎn）應（yīng）加熱源：用高頻（pín）感應電流加熱坩堝和蒸發（fā）物（wù）質。③電子束加熱源：適用於蒸發溫度較高（不低於2000[618-1]）的材料，即用（yòng）電子束（shù）轟擊材料使其蒸發（fā）。
   蒸（zhēng）發鍍膜與其他真（zhēn）空鍍膜方（fāng）法相比，具（jù）有較高的沉積速率（lǜ），可鍍製單質和不易熱分解的化合物膜。
   為沉積高純單晶膜層（céng），可采用分子束外延方法。生長摻雜的GaAlAs單晶層的分子束外延裝置（zhì）如圖2[ 分子束外延裝置示意圖]。噴射爐中裝有（yǒu）分子束（shù）源，在超高真空下當（dāng）它被（bèi）加熱到一定溫度時，爐中元素（sù）以束狀分子流射向基片。基片被加熱到一定溫（wēn）度，沉積在基片上的分子可以徙動，按基（jī）片晶格次序生長結晶用分子束外延法可獲（huò）得所需（xū）化學計量（liàng）比的高純化合物單晶膜，薄膜最慢生長速度可控製（zhì）在1單層／秒。通過（guò）控製擋板,可精確地做出所需成分和結構的單晶薄膜。分子束外延法廣泛用於製造各種光集成器件和各種超晶格結構薄（báo）膜。
   濺射鍍膜：用高能粒子轟擊（jī）固體表麵時能（néng）使固體表麵的粒子獲（huò）得能量並（bìng）逸出表（biǎo）麵，沉積在基片上。濺射現象於1870年開始用於鍍膜技術，1930年以後（hòu）由於提（tí）高了沉積（jī）速率而逐漸用於（yú）工業生產。常用的（de）二極濺射設備如圖3[ 二極濺射示意圖]。通常將欲沉積的材料製成板材——靶,固定在陰極上。基片置於正對（duì）靶麵的陽極上,距靶幾（jǐ）厘米。係統抽至高真空後（hòu）充入 10-1帕的氣體（tǐ）（通常為氬氣），在陰極和陽極間加幾千伏電壓，兩（liǎng）極間即產生輝光（guāng）放電。放電產生的正離（lí）子在電場作用下飛向陰極，與靶表麵原子碰撞，受碰撞從靶麵逸出（chū）的靶原子稱為濺射原子,其能量（liàng）在1至幾十電子伏範圍。濺射原子在基片表麵沉（chén）積成膜。與蒸（zhēng）發鍍膜不同，濺射（shè）鍍膜不受膜材熔點的限製,可濺射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等難熔物質。濺（jiàn）射（shè）化合物膜可用反應（yīng）濺射法，即將反應氣體 (O、N、HS、CH等)加（jiā）入Ar氣中,反應氣（qì）體及其（qí）離子與靶（bǎ）原子或濺射原子發生（shēng）反應生成化合物（如氧化物、氮化物等）而沉（chén）積在基片上。沉積絕緣膜（mó）可采用高頻濺射法。基片裝在接地的電極上，絕緣靶裝在對麵的電極上。高頻電（diàn）源一端接（jiē）地，一（yī）端通過匹配網絡和隔直流電容接到裝有絕緣靶（bǎ）的電極上。接通（tōng）高頻電源後，高頻（pín）電壓不斷改變極性。等離（lí）子體中的（de）電（diàn）子和正離子在電壓的（de）正半周和負半周分別打到絕緣靶上。由於電子遷移率高於正離子，絕緣靶表麵帶負電（diàn），在達到動態平衡時，靶處於負的偏置電位，從而（ér）使正離子對（duì）靶（bǎ）的濺射持續進行。采用磁控濺射（shè）可使沉積速（sù）率比（bǐ）非磁控濺射提高近一（yī）個（gè）數量級。
   離子鍍：蒸（zhēng）發物質的分子被電子碰撞電離後以離子沉積在固（gù）體表麵，稱為（wéi）離子鍍。這種技術是D.麥托克斯於1963年提出的。離子鍍是真空蒸發與陰（yīn）極濺射技術的結合。一種離子鍍係統如圖（tú）4[離子鍍係統示意圖],將基片台作為陰極，外殼（ké）作陽極，充入惰性氣體（如氬（yà））以（yǐ）產生輝光放電。從蒸發源蒸（zhēng）發的分子通過等（děng）離子區時發生電離。正離子被基（jī）片台負電壓（yā）加速打（dǎ）到基片表麵。未電離的中性原子（約占蒸發料的95％）也沉積在基片（piàn）或真空室壁表麵。電場對離化的蒸氣分子的加速作用（離子（zǐ）能量約幾百～幾千電子伏（fú））和氬離子對基（jī）片的濺射清洗作用，使膜層附著強度大大提高。離子鍍工藝綜合了蒸發（高沉積速率）與濺射（良好的膜層附著力）工藝的特點，並有很好的繞射性，可（kě）為形（xíng）狀複雜的（de）工件（jiàn）鍍膜。

下一個：真空鍍膜（mó）設備的維護和保（bǎo）養