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真空鍍膜技術(shù)主要涉及用不同的真空鍍膜設(shè)備和工藝方式，將鍍膜材料生成在特定的基材表面，以制備各種具有特定功能的薄膜材料。真空鍍膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域包括平板顯示、半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池、光磁記錄媒體、光學(xué)元器件、節(jié)能玻璃、LED、工具改性、高檔裝飾用品等。薄膜材料生長(zhǎng)于基板材料（如屏顯玻璃、光學(xué)玻璃等）之上，一般由金屬、非金屬、合金或化合物等材料（統(tǒng)稱鍍膜材料）經(jīng)過鍍膜后形成，具有增透、吸收、截止、分光、反射、濾光、干涉、保護(hù)、防水防污、防靜電、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、絕緣、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、裝飾和復(fù)合等功能，并能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保、節(jié)能、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、改善原有性能等。由于薄膜材料就是鍍膜材料轉(zhuǎn)宿遷真空爐體制造移至基板之后形成的，所以薄膜品質(zhì)的好壞高低與鍍膜材料的品質(zhì)優(yōu)劣是直接相關(guān)的關(guān)系。目前，薄膜材料制備技術(shù)主要包括：物理氣相沉積（PVD）技術(shù)和化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)。物理氣相沉積（PVD）技術(shù)主要包含真空濺射鍍膜、真空蒸發(fā)鍍膜、真空離子鍍膜三種方式。

一、真空濺射鍍膜，是指利用離子源產(chǎn)生的離子，在真空中經(jīng)過加速聚集，而形成高速度的離子束流，轟擊靶材（鍍膜材料）表面，離子和靶材表面原子發(fā)生動(dòng)能交換，使靶材表面的原子離開靶材并沉積在基板材料表面的技術(shù)。被離子轟擊的對(duì)象就是用真空濺射法沉積制備薄膜材料的原材料，被稱為濺射靶材。

真空濺射鍍膜原理

一般來說，濺射靶材主要由靶坯、背板（或背管）等部分構(gòu)成，其宿遷真空爐體制造中，靶坯是高速離子束流轟擊的目標(biāo)材料，屬于濺射靶材的核心部分，在濺射鍍膜過程中，靶坯被離子撞擊后，其表面原子被濺射飛散出來并沉積于基板上制成薄膜材料。由于濺射靶材需要安裝在專用的設(shè)備內(nèi)完成濺射過程，設(shè)備內(nèi)部為高電壓、高真空的工作環(huán)境，多數(shù)靶坯的材質(zhì)較軟或者高脆性，不適合直接安裝在設(shè)備內(nèi)使用，因此，需與背板（或背管）綁定， 背板（或背管）主要起到固定濺射靶材的作用，且具備良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。

真空濺射薄膜有以下特點(diǎn)：

① 膜厚可控性和重復(fù)性好，膜的厚度控制在預(yù)定的數(shù)值上，稱為膜厚的可控性。所需要的膜層厚度可以多次重復(fù)性出現(xiàn)，稱為膜厚重復(fù)性。在真空濺射鍍膜中，可以通過控制靶電流來控制膜厚。

② 薄膜與宿遷真空爐體制造基片的附著力強(qiáng)，濺射原子能量比蒸發(fā)原子能量高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，高能量的濺射原子沉積在基片上進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換比蒸發(fā)原子高得多，產(chǎn)生較高的能量，增強(qiáng)了濺射原子與基片的附著力。

③ 制備合金膜和化合物膜時(shí)靶材組分與沉積到基體上的膜材組分極為接近，避免了鍍膜材料在轉(zhuǎn)移生成薄膜材料時(shí)組分與結(jié)構(gòu)發(fā)生變異和不一致性。

④ 也可制備與靶材不同的新物質(zhì)膜，如果濺射時(shí)通入反應(yīng)性氣體，使其與靶材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣就可以得到與靶材完全不同的新物質(zhì)膜。

⑤ 膜層純度高質(zhì)量好，濺射法制膜裝置中沒有蒸發(fā)法制膜裝置中的坩堝構(gòu)件，所以濺射鍍膜中不會(huì)混入坩堝加熱器材料的成分，純度更高。

濺射鍍膜法的缺點(diǎn)是成膜速度比蒸發(fā)鍍膜低、基片溫度高、易宿遷真空爐體制造受雜質(zhì)氣體影響、裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

由于濺射鍍膜工藝可重復(fù)性好、膜厚可控制，可在大面積基板材料上獲得厚度均勻的薄膜，所制備的薄膜具有純度高、致密性好、與基板材料的結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為制備薄膜材料的主流技術(shù)之一，各種類型的濺射靶材已得到廣泛的應(yīng)用，因此，對(duì)濺射靶材這一具有高附加值的功能材料需求正在逐年高速增加，濺射靶材亦已成為目前市場(chǎng)應(yīng)用量最大的PVD鍍膜材料。

二、真空蒸發(fā)鍍膜，是指在真空條件下，利用膜材加熱裝置（稱為蒸發(fā)源）的熱能，通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在基板材料表面的一種沉積技術(shù)。當(dāng)蒸發(fā)分子的平均自由程大于蒸發(fā)源與基片間的線尺寸后，蒸發(fā)的粒子從蒸發(fā)源表面上逸出，在飛向基片表面過程中很少宿遷真空爐體制造受到其他粒子（主要是殘余氣體分子）的碰撞阻礙，直接到達(dá)基片表面上凝結(jié)而生成薄膜。被蒸發(fā)的物質(zhì)是用真空蒸發(fā)鍍膜法沉積薄膜材料的原材料，被稱之為蒸鍍材料。

真空蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)一般由三個(gè)部分組成：真空室、蒸發(fā)源或蒸發(fā)加熱裝置、放置基板及給基板加熱裝置。在真空中為了蒸發(fā)待沉積的材料，需要容器來支撐或盛裝蒸發(fā)物，同時(shí)需要提供蒸發(fā)熱使蒸發(fā)物達(dá)到足夠高的溫度以產(chǎn)生所需的蒸汽壓。

真空蒸發(fā)鍍膜原理

真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)的特點(diǎn)：具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，制成的薄膜純度高、質(zhì)量好，厚度可較準(zhǔn)確控制，成膜速率快，效率高，薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是不容易獲得結(jié)晶結(jié)構(gòu)的薄膜；所形成的薄膜在基板上的附著力較??；工藝重復(fù)性不夠宿遷真空爐體制造好等。

三、真空離子鍍膜，是指在真空氣氛中利用蒸發(fā)源或?yàn)R射靶使膜材蒸發(fā)或?yàn)R射，蒸發(fā)或?yàn)R射出來的一部分粒子在氣體放電空間中電離成金屬離子，這些粒子在電場(chǎng)作用下沉積到基體上生成薄膜的一種過程。其原理如圖3所示。首先將鍍膜室壓力抽真空至10 -3pa 以下，然后通入工作氣體使壓力增大至10^0~10^-1pa，接入高壓。由于作為陰極的蒸發(fā)源接地，基體接入可調(diào)節(jié)的負(fù)偏壓，這時(shí)電源即可在蒸發(fā)源與基體間建立起低壓氣體放電的低溫等離子區(qū)；電阻加熱式蒸發(fā)源通電加熱膜材后，從膜材表面上逸出來的中性原子，在向基體遷移的過程中通過等離子體時(shí)，一部分原子由于與電子碰撞而電離成正離子；另一部分與工作氣體中的離子碰撞交換電宿遷真空爐體制造荷后也可生成離子。這些離子在電場(chǎng)作用下被加速而射向接入負(fù)電位的基體后，即可生成薄膜。

真空離子鍍膜原理

真空離子鍍膜具有以下特點(diǎn)：

① 膜/基結(jié)合力（附著力）強(qiáng)，膜層不易脫落；②離子鍍具有良好的繞射性，從而改善了膜層的覆蓋性；③鍍層質(zhì)量高；④沉積速率高，成膜速度快，可制備30微米的厚膜；⑤鍍膜所適用的基體材料與膜材均比較廣泛。

四、化學(xué)氣相沉積（CVD），化學(xué)氣相沉積技術(shù)，簡(jiǎn)稱 CVD 技術(shù)。它是利用加熱、等離子體增強(qiáng)、光輔助等手段在常壓或低壓條件下使氣態(tài)物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)在基體表面上制成固態(tài)薄膜的一種成膜技術(shù)。

化學(xué)氣相沉積CVD 技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

① 設(shè)備的工藝和操作都比較簡(jiǎn)單、靈活性較強(qiáng)，能制備出配宿遷真空爐體制造比各異的單一或復(fù)合膜

層和合膜層；

② 化學(xué)氣相沉積CVD 法適用性廣泛；

③ 沉積速率可高達(dá)每分鐘幾微米到數(shù)百微米，因此生產(chǎn)效率高；

④ 與PVD法（蒸鍍、濺射）相比較，繞射性好，適宜涂覆形狀復(fù)雜的基體；

⑤ 涂層致密性好；

⑥ 承受放射線輻射后的損傷較低，能與MOS集成電路（一種以金屬-氧化物-半導(dǎo)

體場(chǎng)效應(yīng)晶體管為主要元件構(gòu)成的集成電路）工藝相融合。

五、小結(jié)：真空鍍膜技術(shù)主要包括物理氣相沉積（PVD）技術(shù)和化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)。上面提到的蒸鍍、濺射鍍和離子鍍等都屬于物理氣相沉積PVD，其基本原理可概括為：鍍料的氣化→鍍料原子、分子或離子的遷移→鍍料原子、分子或離子在基體上沉積重新生成薄膜?；瘜W(xué)氣宿遷真空爐體制造相沉積CVD可概括為：形成揮發(fā)性物質(zhì)→把上述物質(zhì)轉(zhuǎn)移到沉積區(qū)域→ 在固體上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生固態(tài)薄膜物質(zhì)。