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蒸發(fā)源加熱有幾種方法

更新時間:2025-07-19      瀏覽次數(shù):215

蒸發(fā)源加熱主要有2種:電阻加熱法、電子束加熱法。

電阻加熱法要求:蒸發(fā)源材料要選擇熔點高,即使在高溫下也不熔化的低蒸汽壓物質(zhì)??捎肳、Ta或Mo做成網(wǎng)狀或直板形狀,把蒸發(fā)源物質(zhì)放在其上進行加熱。 蒸發(fā)材料的蒸汽壓要比蒸發(fā)物質(zhì)的蒸汽壓高得多,而且更不希望其與蒸發(fā)源形成合金,降低蒸發(fā)源的熔點。如,F(xiàn)e,Al,Ge和Ni是容易生成合金的代表性材料。Au不易生成合金,只是容易和Ta生成合金。  此外,也可選擇間接加熱法,即將蒸發(fā)源物質(zhì)放入一個帶有小孔的耐熱性容器內(nèi),從外面對容器加熱使其蒸發(fā)。若容器的溫度均勻,則可實現(xiàn)蒸發(fā)時的熱平衡狀態(tài),這時分子流強度由溫度決定,稱為克努曾型蒸發(fā)源。與此對應(yīng)的像加熱電阻絲那樣的非平衡狀態(tài)下的蒸發(fā)稱為狼繆爾型蒸發(fā)源。

電子束加熱法:可實現(xiàn)局部高溫加熱,易蒸發(fā)出高純度的薄膜。也可用磁場對電子束進行聚焦并使其偏轉(zhuǎn)后集中射到耙子上。


特殊的蒸發(fā):

對薄膜電阻器或磁性薄膜器件來說,經(jīng)常使用合金或化合物的材料制作,而如果用一般的蒸發(fā)方法,則其得到的薄膜中的化學(xué)計量比與原材料有所不同。

合金的蒸發(fā):可用烏拉耳定律類推:Pa+n=[Pa/(Na+Nb)]Pa  其中Pa為溶劑a的蒸汽壓,Na和Nb分別為溶劑a和溶質(zhì)b的摩爾數(shù),溶液的蒸汽壓可由此公式推出。 另外,若將合金看成溶液,含量較多的視為溶劑,可定性地估算合金的蒸汽壓。

用一般的方法使合金蒸發(fā),得到的薄膜的狀態(tài)如何呢?  對鐵鎳合金(2:1)的實驗(用X線分析法分析每秒鐘在每平方厘米上所沉積的薄膜的鐵鎳含量)表明:開始時是富鐵狀態(tài),后在薄膜的表面變成富鎳。

為得到與蒸發(fā)源同等成分比的薄膜,出現(xiàn)了2種新的蒸發(fā)方法:1)瞬時蒸發(fā)法   2)雙源蒸發(fā)法


瞬時蒸發(fā)法:將蒸發(fā)材料做成細(xì)粒,一點一點落到蒸發(fā)源上,并在瞬間將細(xì)粒蒸發(fā)掉。適用于三元或四元合金,但蒸發(fā)速度較難控制。


無機化合物的蒸發(fā):如蒸發(fā)SiO細(xì)粒制作SiO薄膜,得到的薄膜Si的含量過剩。

用一般方法蒸發(fā)制得的薄膜與原材料較接近的無機化合物有:MgO、BeO、Al2O3、CoO2、MgF2和ZnS等。 對于NiO、SiO和TiO2,其薄膜中O的含量明顯不足;CdS則是Cd過剩。

所以為制得化合物薄膜,用研究出了反應(yīng)蒸發(fā)法、三溫度法和電子束蒸發(fā)法。

反應(yīng)蒸發(fā)法:將活性氣體導(dǎo)入真空室,使活性氣體的分子、原子和蒸發(fā)源逸出來的蒸發(fā)原子、分子在基片上反應(yīng)以得到需要的化合物薄膜。如SiO,就是鼓入10-2~10-5Torr左右壓強的干燥O2。若控制好蒸發(fā)速度和基片的溫度,可得到接近SiO2成分比的薄膜。還有AlN是NH3;TiC是C2H4。

三溫度法:即是雙源蒸發(fā)法,經(jīng)常用于制作GaAs薄膜。


濺射法:把離子加速,然后去轟擊固體表面,加速的離子與固體表面的原子碰撞,進行動量交換后將原子從固體表面濺出,濺出的原子在基片上淀積成膜。Sputtering。濺射時,多半是讓被加速了的正離子去轟擊蒸發(fā)源陰極,再從陰極濺出原子,所以也稱為陰極濺射法。



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