薄膜物理气相沉积题稿.ppt

结论 1) 采用等离子喷涂–物理气相沉积(PS-PVD)在850℃ 基体温度下, 可制备结构致密的柱状 7YSZ 涂层, 涂层中柱状晶上端与下端宽度不一致, 涂层表面呈现“菜花“状形貌。柱状涂层以气相分子沉积并以岛状形式生长, 气相分子先在基体表面形成稳定的小岛状临界晶核, 再经过岛状、联并、沟道、连续这四个阶段最终形成具有柱状结构的 7YSZ 涂层。 2) 经 1200 CMAS ℃ 腐蚀 24 h 后, 柱状涂层会出现平行涂层表面的横向裂纹, 这主要是由于热化学和热机械的相互作用导致的: 一方面, 在侵蚀区域内, CMAS 与 7YSZ 发生化学反应, 改变 7YSZ 的热物性能; 另一方面, 在冷却过程中, CMAS 渗透区与未渗透区膨胀系数不匹配诱发应力产生。两者相互作用促使裂纹沿柱状晶原表面裂纹失稳扩展, 最终导致涂层发生层离失效。 * 利用大电流通过一个连接着靶材材料的电阻器,将产生非常高的温度,利用这个高温来升华靶材材料。镀膜机的制造者通常使用钨W(Tm=3380℃), 钽Ta(Tm=2980℃), 钼Mo(Tm=2630℃) ,高熔点又能产生高热的金属,做成电阻器。 利用大电流通过一个连接着靶材材料的电阻器,将产生非常高的温度,利用这个高温来升华靶材材料。镀膜机的制造者通常使用钨W(Tm=3380℃), 钽Ta(Tm=2980℃), 钼Mo(Tm=2630℃) ,高熔点又能产生高热的金属,做成电阻器。 薄膜物理气相沉积 ---真空蒸发装置 * 分类： （1）电阻式蒸发装置 （2）电子束蒸发装置 （3）电弧蒸发装置 （4）激光蒸发装置 （5）空心阴极蒸发装置 * 电加热方法: ? 钨丝热源： – 主要用于块状材料的蒸发、可以在 2200K下工作； – 有污染、简单经济； ? 难熔金属蒸发舟：W, Ta, Mo等材料制作； – 可用于粉末、块状材料的蒸发； – 有污染、简单经济； （1）电阻式蒸发装置 * 利用大电流通过一个连接着靶材材料的电阻器,将产生非常高的温度,利用这个高温来升华靶材材料。 通常使用钨(Tm=3380℃),钽Ta(Tm=2980℃), 钼Mo(Tm=2630℃) ,高熔点又能产生高热的金属,做成电阻器。 * 电阻器可以依被镀物工件形状,摆放方式,位置,腔体大小,旋转方式,而作成不同的形状。 * 1.避免被蒸发物质与加热材料之间发生化学反应的可能性，可以考虑使 用表面涂有一层Al2O3的加热体； 2.防止被加热物质的放气过程可能引起的物质飞溅。 对被蒸发的物质可以采取两种方法，即普通的电阻加热法和高频感应法。前者依靠缠于坩锅外的电阻丝实现加热，而后者依靠感应线圈在被加热的物质中或在坩锅中产生出感应电流来实现对蒸发物质的加热。在后者情况下，需要被加热的物质或坩锅本身具有一定的导电性。 加热方式： 注意： * 1.电阻式蒸镀机设备价格便宜,构造简单容易维护。2.靶材可以依需要,做成各种的形状。  优点: 缺点: 1. 因为热量及温度是由电阻器产生,并传导至靶材,电阻器本身的材料难免会 在过程中参加反应,因此会有些微的污染,造成蒸发膜层纯度稍差,伤害膜层 的质量。 2. 热阻式蒸镀比较适合金属材料的靶材,光学镀膜常用的介电质材料,因为氧 化物所需熔点温度更高,大部分都无法使用电阻式加温来蒸发。3. 蒸镀的速率比较慢,且不易控制。4. 化合物的靶材,可能会因为高温而被分解,只有小部分化合物靶材可以被闪 燃蒸镀使用。5. 电阻式蒸镀的膜层硬度比较差,密度比较低。 * ? 电子束加热枪：灯丝+加速电极+偏转磁场组成 ? 蒸发坩埚：陶瓷坩埚或水冷铜坩埚； ? 电子束蒸发的特点： – 工作真空度比较高，可与离子源联合使用； – 可用于粉末、块状材料的蒸发； – 可以蒸发金属和化合物； – 可以比较精确地控制蒸发速率； – 电离率比较低。 （2）电子束蒸发装置 * 电子束蒸发设备的核心是偏转电子枪，偏转电子枪是利用具有一定速度的带点粒子在均匀磁场中受力做圆周运动这一原理设计而成的。其结构由两部分组成：一是电子枪用来射高速运动的电子；二是使电子做圆周运动的均匀磁场。 电子束蒸发装置示意图 * 电子束的绝大部分能量要被坩埚的水冷系统带走，因而其热效率较低。另 外，过高的加热功率也会对整个薄膜沉积系统形成较强的热辐射。 １．熔点要高。 ２．饱和蒸汽压要低。 　３．化学性能要稳定。 缺点： 电子束蒸发对源材料的要求： * 电弧蒸发装