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    影響真空蒸發(fā)鍍膜膜厚的因素分析

    2018-03-20 20:42:04
    數(shù)字通信世界 2018年8期
    關(guān)鍵詞:基片鍍膜原材料

    陳 超

    (北京濱松光子技術(shù)股份有限公司,廊坊 065000)

    真空蒸發(fā)鍍膜已經(jīng)具有幾十年的使用歷史,其在制造等行業(yè)的應(yīng)用范圍十分廣泛,對真空蒸發(fā)鍍膜膜厚的影響因素進(jìn)行分析,對于鍍膜質(zhì)量具有重要的意義。真空蒸發(fā)鍍膜是利用真空條件,在真空室當(dāng)中通過加熱蒸發(fā)容器,對形成薄膜的原材料進(jìn)行加熱,使原材料分子或是原子從表面逸出,形成蒸汽流,并入射到基片的表面,凝結(jié)成為固態(tài)薄膜,達(dá)到薄膜制造的目的。在這一過程當(dāng)中,很多因素會對薄膜厚度產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響鍍膜的質(zhì)量,研究分析影響因素及其影響規(guī)律對薄膜具有重要的意義。

    1 真空蒸發(fā)鍍膜膜厚的理論分析

    簡單說來,要實現(xiàn)真空蒸鍍,必須有“熱”的蒸發(fā)源、“冷”的基片、周圍的真空環(huán)境。為了明確真空蒸發(fā)鍍膜影響因素以及規(guī)律,需要對真空蒸發(fā)的條件進(jìn)行一定程度的假設(shè):其一,蒸發(fā)中的分子或是原子未與殘余的氣體分子發(fā)生任何碰撞;其二,位于蒸發(fā)源附近范圍的蒸發(fā)分子或是原子之間未發(fā)生任何碰撞;其三,真空蒸發(fā)并入射到基片表面的原子不會再次發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。以上條件假設(shè),是保證真空蒸發(fā)鍍膜中任一分子或是原子,從蒸發(fā)過程到入射到基片表面均未發(fā)生碰撞,并且入射到基片表面后全部凝結(jié)成為固態(tài)薄膜[1]。這種假設(shè)條件與實際真空蒸發(fā)鍍膜過程存在一定的差異性,但當(dāng)蒸發(fā)環(huán)境的壓強處于10-3帕以及更低范圍時,這一假設(shè)是能夠與實際情況相符合的。蒸發(fā)源的理想狀態(tài)是極小的點狀蒸發(fā)源,其大小與蒸發(fā)源到基片的距離相比是極小的,基本可以忽略不計,同時在蒸發(fā)過程中蒸發(fā)源不同方向的物理性質(zhì)是相同的[2]。

    2 實驗分析不同因素對真空蒸發(fā)鍍膜膜厚的影響

    實驗中我們采用熔點較高的鎢絲圈作為蒸發(fā)原材料;基片使用的是表面平整的醫(yī)用載玻片;鍍膜原材料使用純銻塊。

    2.1 鍍膜原材料密度的影響

    在實驗環(huán)境中將鍍膜原材料質(zhì)量設(shè)定在20mg,基片中心到蒸發(fā)源的距離設(shè)定為10cm,其他實驗條件不變的前提下,分別使用密度不同的鋁、銻、錳、銀作為鍍膜原材料,在此基礎(chǔ)上通過真空蒸發(fā)鍍膜制取厚度不同的薄膜,使用X熒光分析儀對薄膜的厚度進(jìn)行測量。相對應(yīng)地制取的薄膜厚度分別為59.3nm、24.1nm、23.2nm、15.2nm。通過分析可以發(fā)現(xiàn),在同等實驗條件下,隨著鍍膜原材料密度的增加,膜層厚度呈下降趨勢。

    2.2 基片到蒸發(fā)源距離的影響

    在實驗中,保證鍍膜原材料質(zhì)量以及基片表面相對于蒸發(fā)源角度不變,消除基片表面對蒸發(fā)源角度因素的影響,保證實驗的準(zhǔn)確性與嚴(yán)謹(jǐn)性,實驗中設(shè)定的鍍料原材料質(zhì)量為100mg。上述實驗條件下,分別將基片中心到蒸發(fā)源的距離設(shè)定在5cm、7cm、10cm,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行真空蒸發(fā)鍍膜,獲得的鍍膜厚度分別為252.7nm、236.3nm、202.5nm。通過分析可以發(fā)現(xiàn),在鍍膜原材料質(zhì)量不變的條件下,真空蒸發(fā)鍍膜膜層的厚度隨著基片中心到蒸發(fā)源距離的增加而逐漸降低,即距離越大,膜層的厚度越薄[3]。

    2.3 鍍膜原材料質(zhì)量的影響

    在真空蒸發(fā)鍍膜開始之前將基片中心點到蒸發(fā)源的距離設(shè)定在10cm,分別將鍍膜原材料銻塊的質(zhì)量設(shè)定在40mg、60mg、80mg、100mg、120mg、150mg、200mg、400mg幾 個 數(shù) 值上,通過真空蒸發(fā)鍍膜相對應(yīng)地制取的薄膜厚度分別為81.2nm、128.6nm、172.1nm、202.5nm、241.3nm、312.6nm、423.1nm、925.7nm。通過分析可以發(fā)現(xiàn),在基片與蒸發(fā)源距離保持不變的實驗條件下,隨著鍍膜原材料質(zhì)量的增加,膜層厚度呈直線上升的趨勢,原材料質(zhì)量越大膜層的厚度越厚[4]。

    3 結(jié)束語

    通過實驗分析能夠發(fā)現(xiàn),在其他實驗條件不變的前提下,隨著鍍膜原材料密度的增加,膜層厚度呈下降趨勢,即原材料密度越大,真空蒸發(fā)鍍膜膜層厚度越?。徽婵照舭l(fā)鍍膜膜層的厚度隨著基片中心到蒸發(fā)源距離的增加而逐漸降低,即距離越大,膜層的厚度越?。诲兡ぴ牧腺|(zhì)量增加,膜層厚度呈直線上升的趨勢,原材料質(zhì)量越大膜層的厚度越厚。

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