一文了解薄膜制備基礎(chǔ)知識(shí)

為了讓這篇文章具有一定閱讀價(jià)值，首先簡(jiǎn)單介紹一下半導(dǎo)體鍍膜的相關(guān)知識(shí)，基礎(chǔ)的薄膜制備方法包含熱蒸發(fā)和濺射法兩類(lèi)。

1、?熱蒸發(fā)

熱蒸發(fā)法是目前較為成熟且使用廣泛的薄膜制備方法。

在高溫條件下，薄膜材料被加熱到較高溫度，薄膜材料的原子或分子便會(huì)從膜料表面蒸發(fā)，附著在基板表面形成薄膜。

按照蒸發(fā)源的不同，熱蒸發(fā)法可分為以下兩類(lèi)。

（1）電阻加熱法

在10-6托或更高真空下，用加熱法使材料從蒸發(fā)源逸出，轉(zhuǎn)變成氣相，再沉積到基體及其周?chē)纬杀∧?。該過(guò)程是以電阻加熱為基礎(chǔ)，通過(guò)源源不斷的電供給產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)，高能量使原子或分子獲得一定的動(dòng)能，在基板表面形成薄膜。

（2）電子束熱蒸發(fā)

電子束蒸發(fā)法主要是電子槍發(fā)射器發(fā)射電子至膜料表面，膜料受到電子轟擊產(chǎn)生內(nèi)能，膜料中的粒子將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能蒸發(fā)至基板表面。

2、?磁控濺射

濺射技術(shù)包括直流濺射、交流濺射、反應(yīng)濺射和磁控濺射，是一種在真空環(huán)境中，通過(guò)電荷粒子對(duì)固體靶表面的轟擊，使其表面的原子或分子被噴射出去的制備方法。

射頻磁控濺射過(guò)程是在高真空的條件下充入適量的氬氣，在陰極（柱狀靶或平面靶）和陽(yáng)極（鍍膜室壁）之間施加射頻（13.56 MHz）電源，在鍍膜室內(nèi)產(chǎn)生磁控型異常輝光放電，電子在電場(chǎng)?E?的作用下，在飛向基片過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，使氬氣發(fā)生電離（在高壓作用下?Ar?原子電離成為?Ar+和電子），入射離子（Ar+）在電場(chǎng)的作用下轟擊靶材，使得靶材表面的中性原子或分子獲得足夠動(dòng)能脫離靶材表面，沉積在基片表面形成薄膜。

而產(chǎn)生的二次電子會(huì)受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生?E（電場(chǎng)）×B（磁場(chǎng)）所指的方向漂移，簡(jiǎn)稱(chēng)?E×B?漂移，其運(yùn)動(dòng)軌跡近似于一條擺線。若為環(huán)形磁場(chǎng)，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)路徑不僅很長(zhǎng)，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，并且在該區(qū)域中電離出大量的?Ar+來(lái)轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)了高的沉積速率。

隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場(chǎng)?E?的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。

相較于熱蒸發(fā)技術(shù)制作的膜層，利用濺射技術(shù)制備的光學(xué)薄膜質(zhì)量更優(yōu)良。

原因是濺射粒子的能量比熱蒸發(fā)粒子的能量大一個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣可以確保薄膜與基板有更強(qiáng)的結(jié)合力，聚集密度更高，折射率也更接近塊狀材料。