蒸发镀膜

通过加热蒸发某种物质使其堆积在固体表面，称为蒸发镀膜。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一。

蒸发镀膜设备结构

蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待体系抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方法堆积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时刻(或决定于装料量)，并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜，常选用旋转基片或多蒸发源的方法以确保膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在剩余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子磕碰引起化学作用。蒸气分子平均动能约为0.1～0.2电子伏。

蒸发源有三种类型。①电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质电阻加热源首要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料;②高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质;③电子束加热源：适用于蒸发温度较高(不低于2000[618-1])的材料，即用电子束炮击材料使其蒸发。　

蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的堆积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜。　　

为堆积高纯单晶膜层，可选用分子束外延方法。生长掺杂的GaAlAs单晶层的分子束外延设备。喷发炉中装有分子束源，在超高真空下当它被加热到必定温度时，炉中元素以束状分子流射向基片。基片被加热到必定温度，堆积在基片上的分子能够徙动，按基片晶格次第生长结晶用分子束外延法可获得所需化学计量比的高纯化合物单晶膜，薄膜最慢生长速度可控制在1单层/秒。通过控制挡板,可精 确地做出所需成分和结构的单晶薄膜。分子束外延法广泛用于制造各种光集成器件和各种超晶格结构薄膜。

用高能粒子炮击固体表面时能使固体表面的粒子获得能量并逸出表面，堆积在基片上。溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年今后由于前进了堆积速率而逐步用于工业。　　

一般将欲堆积的材料制成板材──靶,固定在阴极上。基片置于正对靶面的阳极上,距靶几厘米。体系抽至高真空后充入 10～1帕的气体(一般为氩气)，在阴极和阳极间加几千伏电压，南北极间即发生辉光放电。放电发生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子磕碰，受磕碰从靶面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在1至几十电子伏规划。溅射原子在基片表面堆积成膜。与蒸发镀膜不同，溅射镀膜不受膜材熔点的约束,可溅射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等难熔物质。溅射化合物膜可用反应溅射法，行将反应气体 (O、N、HS、CH等)加入Ar气中,反应气体及其离子与靶原子或溅射原子发生反应生成化合物(如氧化物、氮化物等)而堆积在基片上。堆积绝缘膜可选用高频溅射法。基片装在接地的电极上，绝缘靶装在对面的电极上。高频电源一端接地，一端通过匹配网络和隔直流电容接到装有绝缘靶的电极上。接通高频电源后，高频电压不断改动极性。等离子体中的电子和正离子在电压的正半周和负半周别离打到绝缘靶上。由于电子迁移率高于正离子，绝缘靶表面带负电，在到达动态平衡时，靶处于负的偏置电位，从而使正离子对靶的溅射继续进行。选用磁控溅射可使堆积速率比非磁控溅射前进近一个数量级。　　

蒸发物质的分子被电子磕碰电离后以离子堆积在固体表面，称为离子镀。这种技术是D.麦托克斯于1963年提出的。离子镀是真空蒸发与阴极溅射技术的结合。,将基片台作为阴极，外壳作阳极，充入惰性气体(如氩)以发生辉光放电。从蒸发源蒸发的分子通过等离子区时发生电离。正离子被基片台负电压加速打到基片表面。未电离的中性原子(约占蒸发料的95%)也堆积在基片或真空室壁表面。电场对离化的蒸气分子的加速作用(离子能量约几百～几千电子伏)和氩离子对基片的溅射清洗作用，使膜层附着强度大大前进。离子镀工艺归纳了蒸发(高堆积速率)与溅射(良好的膜层附着力)工艺的特色，并有很好的绕射性，可为形状复杂的工件镀膜。