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| 離子真空鍍膜技術發展 |
| 發布時間：2014-10-30 瀏覽： 次 |
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材料科學是國家發展的三大支柱之一，薄膜材料更是我國前沿科學和高新技術產品的重要基石。制備薄膜材料的技術隨著高新技術的發展，應用范圍越來越寬闊。 最初制備薄膜技術有兩大類：膜層粒子來源于固態物質源的真空蒸發鍍膜技術和來源于氣態物質源的化學氣相沉積技術。 真空蒸發鍍主要應用于光學、半導體芯片的布線等領域;化學氣相沉積主要應用在硬質合金刀頭上沉積氮化鈦硬質涂層和半導體器件中的單晶硅、多晶硅薄膜、外延生長GaAs 半導體材料。 這兩類技術的特點都是利用熱源來加熱固態膜料和激勵氣態物質源分解、化合。蒸發溫度和化學氣相沉積溫度在1000~2000 ℃范圍。制備薄膜的能量來源于熱源。 高新技術的發展要求各種具有特殊功能的薄膜。 例如：太陽能光熱轉換薄膜、光電轉換薄膜、超導薄膜、透明導電薄膜、光磁存儲薄膜、光電存儲薄膜、鐵電存儲薄膜以及各種光敏、氣敏、味敏傳感薄膜等。只靠原有技術已經無法制備出這些薄膜，所以發展出把各種氣體放電技術引入薄膜制備過程的離子鍍膜技術，把膜層粒子離子化，從而提高膜層粒子的整體能量。 這些技術包括蒸發型離子鍍、磁控濺射離子鍍和等離子體化學氣相沉積，統稱離子鍍膜技術。近些年來這一技術發展很快。 本文介紹了離子鍍膜技術的意義、各種鍍膜技術的原理、特點、發展和應用范圍。 1、在氣體放電引入鍍膜過程之前制備薄膜技術的特點 1.1、獲得固態薄膜的源物質有固態物質源和氣態物質源 采用固態物質源制備薄膜的技術稱真空蒸發鍍膜技術;采用氣態物質源制備薄膜的技術稱化學氣相沉積技術。 1.2、鍍膜過程的能量來源是熱能 真空蒸發鍍膜技術把固態膜料加熱、蒸發成金屬蒸汽，從蒸發源蒸發出來的膜層原子在高真空度中飛向工件(基片)形成薄膜。 固態膜料的蒸發溫度1000~2000 ℃。圖1 為真空蒸發鍍膜過程示意圖。  圖1 真空蒸發鍍膜過程示意圖 熱化學氣相沉積技術直接向沉積室通入反應氣體，反應氣體在高溫下進行熱分解和熱化合，在工件上沉積獲得膜層。沉積氮化鈦溫度1000 ℃。圖2 為熱化學氣相沉積裝置示意圖。  1.氣源;2.氣閥;3.沉積室;4.尾氣處理系統 圖2 熱化學氣相沉積裝置示意圖 1.3、薄膜材料應用范圍 真空蒸發鍍膜技術在制備光學膜、導電膜、包裝膜等方面已經有了廣泛應用。但由于膜層粒子能量低，難于形成各種具有特殊性能的化合物膜層。 熱化學氣相沉積技術在沉積氮化鈦硬質涂層和半導體薄膜等方面已經取得了廣泛應用。獲得化合物膜層的溫度太高，只能在硬質合金刀具上沉積硬質涂層。 不能在應用廣泛的高速鋼刀具上鍍氮化鈦等硬質涂層，在高溫下沉積半導體薄膜對膜層質量也會有不利的影響。 5、結論 從D.M.Mattox 發明離子鍍膜技術以來的五十年中，離子鍍膜技術適應高端產品加工和高新技術發展的要求，得到了飛速發展。各種激勵氣體放電過程，提高等離子體密度的措施層出不窮。 滿足各種需要的新的薄膜材料在各個應用領域得到了廣泛的應用。對國防事業、宇航事業、高新技術產品和美化人民生活做出了突出貢獻。我們期待離子鍍膜技術繼往開來，在新的五十年中再放光彩。 推薦閱讀 |
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