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光学薄膜技术第三章——薄膜制造技术—-—-———-—--—--———————-—-——--——-—作者：—--—-————-——--—-————-———————-———日期：第三章薄膜制造技术光学薄膜可以采用物理汽相沉积(PVD)和化学液相沉积(CLD）两种工艺来获得.CLD工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜,废水废气对环境造成污染，已很少使用.PVD需要使用真空镀膜机,制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。
PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。
制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几个原子、分子的集合体(从广义来说，就是使其蒸发），并使它们在其他位置重新结合或凝聚.在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在,那就会产生如下一些问题：①蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难以制得均匀平整的薄膜；②空气分子进入薄膜而形成杂质；③空气中的活性分子与薄膜形成化合物；④蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成化合物，从而不能进行正常的蒸发等等.因此,必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去，这个过程称为抽气。
空气压力低于一个大气压的状态称为真空，而把产生真空的装置叫做真空泵，抽成真空的容器叫做真空室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备.制作薄膜最重要的装备是真空设备．真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备.二者真空度不同,这两种真空设备的抽气系统基本上是相同的，但所用的真空泵和真空阀不同，而且用于真空室和抽气系统的材料也不同,下图是典型的高真空设备的原理图，制作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类.下图是超高真空设备的原理图,在原理上,它与高真空设备没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空气的流动性，超高真空设备不太使用管子，多数将超高真空用的真空泵直接与真空室连接，一般还要装上辅助真空泵(如钛吸气泵）来辅助超高真空泵。
《薄膜物理与技术》课程教学大纲课程代码：ABCL0527课程中文名称: 薄膜物理与技术课程英文名称：Thin film physics and technology课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：新能源材料与器件专业本课程的前导课程：《材料表面与界面》、《近代物理概论》、《材料科学基础》、《固体物理》、《材料物理性能》一、课程简介本课程主要论述薄膜的制造技术与薄膜物理的基础内容。
其中系统介绍了各种成膜技术的基本原理与方法，包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜技术以及膜厚的测量与监控等。
同时介绍了薄膜的形成，薄膜的结构与缺陷，薄膜的电学性质、力学性质、半导体特性、磁学性质以及超导性质等。
通过本课程的讲授，使学生在薄膜物理基础部分，懂得薄膜形成物理过程及其特征，薄膜的电磁学、光学、力学、化学等性质。
在薄膜技术部分初步掌握各种成膜技术的基本内容以及薄膜性能的检测。
二、教学基本内容和要求掌握物理、化学气相沉积法制膜技术，了解其它一些成膜技术。
学会对不同需求的薄膜，应选用不同的制膜技术。
了解各种薄膜形成的过程及其物理特性。
理解并能运用热力学界面能理论及原子聚集理论解释薄膜形成过程中的一些现象，了解薄膜结构及分析方法，理解薄膜材料的一些基本特性，为薄膜的应用打下良好的基础。
以下分章节介绍：第一章真空技术基础课程教学内容：真空的基础知识及真空的获得和测量。
课程重点、难点：真空获得的一些手段及常用的测量方法。
课程教学要求：掌握真空、平均自由程的概念，真空各种单位的换算，平均自由程、碰撞频率、碰撞频率的长度分布率的公式，高真空镀膜机的系统结构及抽气的基本过程。
理解蒸汽、理想气体的概念，余弦散射率，真空中气体的来源，机械泵、扩散泵、分子泵以及热偶真空计和电离真空计的工作原理。
了解真空的划分，气体的流动状态的划分，气体分子的速度分布，超高真空泵的工作原理。
第二章真空蒸发镀膜法课程教学内容：真空蒸发原理，蒸发源的蒸发特性及膜厚分布，蒸发源的类型，合金及化合物的蒸发，膜厚和淀积速率的测量与监控。
真空镀膜技术真空镀膜技术是一种先进的表面处理技术，它可以在各种材料表面上形成一层薄膜，从而改变其物理、化学和光学性质。
这种技术已经广泛应用于电子、光学、航空航天、汽车、医疗和建筑等领域，成为现代工业中不可或缺的一部分。
真空镀膜技术的原理是利用真空环境下的物理和化学反应，将金属、合金、陶瓷、聚合物等材料蒸发或溅射到基材表面上，形成一层薄膜。
这种薄膜可以具有不同的功能，如增强材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性、光学透明性等。
真空镀膜技术可以通过控制薄膜的厚度、成分和结构来实现不同的功能。
真空镀膜技术的应用非常广泛。
在电子领域，它可以用于制造集成电路、显示器、太阳能电池等。
在光学领域，它可以用于制造反射镜、透镜、滤光片等。
在航空航天领域，它可以用于制造发动机叶片、航空仪表等。
在汽车领域，它可以用于制造车灯、镜面等。
在医疗领域，它可以用于制造人工关节、牙科修复材料等。
在建筑领域，它可以用于制造玻璃幕墙、防紫外线涂料等。
真空镀膜技术的优点是显而易见的。
首先，它可以在不改变基材性质的情况下，改变其表面性质，从而实现不同的功能。
其次，它可以制造出高质量、高精度的薄膜，具有良好的光学、电学和机械性能。
再次，它可以在大面积、复杂形状的基材上进行镀膜，具有很高的生产效率。
最后，它可以使用多种材料进行镀膜，具有很高的灵活性和适应性。
当然，真空镀膜技术也存在一些挑战和限制。
首先，它需要高昂的设备和技术投入，成本较高。
其次，它对基材表面的处理要求较高，需要进行清洗、抛光等处理，否则会影响薄膜的质量。
再次，它对环境的要求较高，需要在无尘、无湿、无氧的环境下进行。
最后，它的应用范围受到材料的限制，某些材料不适合进行真空镀膜。
总的来说，真空镀膜技术是一种非常重要的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，真空镀膜技术将会得到更加广泛的应用和发展。
真空镀膜机的工作原理真空镀膜机是一种常用于制备薄膜的设备，它通过在真空环境中沉积原子或分子来形成一层膜。
其工作原理如下：1. 真空环境的建立：首先，真空镀膜机会通过使用真空泵将工作室内的气体排出，以建立一个低压环境。
这个过程称为抽气。
一般来说，常见的压力范围为10^-3 Pa到10^-8 Pa。
2. 加热源：真空镀膜机通常配备一个加热源，用于提供能量以使膜材料在表面上蒸发并形成薄膜。
加热源可以是电阻丝、电子束或激光，具体取决于所使用的膜材料和制备过程。
3. 蒸发源：蒸发源是真空镀膜机中最重要的部分之一，它可以提供原子或分子，以用于形成薄膜。
常见的蒸发源包括热腔源、电子枪和离子束源。
蒸发源将膜材料加热至其蒸发温度，从而导致材料从固态直接转变为气态。
4. 材料输送：蒸发源会将蒸发的膜材料从源头输送到待沉积的基底表面。
材料输送系统通常由磁控溅射、电子束或离子束等技术组成。
这些技术可以控制蒸发材料的方向和速率，以确保均匀沉积在基底表面上。
5. 沉积过程：一旦膜材料进入基底表面，它会沉积在其表面形成一层膜。
膜的厚度可以通过控制蒸发源的蒸发速率和沉积时间来调节。
在膜沉积过程中，为了确保膜的质量，通常需要进一步优化膜的结构和性能。
6. 监测和控制：真空镀膜机需要一定的监测和控制系统来监测和控制各个参数，以确保薄膜的质量和均匀性。
常见的监测技术包括压力计用于测量真空度，光学薄膜监测仪用于测量膜的厚度和光学性能，以及温度传感器用于监测和控制加热源的温度。
7. 辅助设备：为了更好地实现膜的沉积，真空镀膜机还可以配备气体进料系统、冷却系统和旋转台等辅助设备。
气体进料系统用于控制腔体内的气氛，冷却系统用于冷却基底表面以帮助膜材料的沉积，旋转台用于改变基底表面的角度和位置。
总的来说，真空镀膜机的工作原理是通过将材料加热至其蒸发温度，产生的原子或分子在真空环境下在基底表面沉积，形成一层薄膜。
通过控制各个参数和使用适当的监测和控制系统，可以实现高质量和均匀的薄膜制备。
真空镀膜工艺介绍真空镀膜是一种利用真空条件下进行表面薄膜沉积的工艺方法。
通过将材料加热到蒸发温度并使气体或金属源蒸发，然后使蒸发物质沉积在基材表面上，形成薄膜。
真空镀膜技术广泛应用于光学、电子、航空航天、建筑和装饰等领域。
真空镀膜工艺大致分为四个主要步骤。
首先是蒸发源制备，该步骤包括选择适当的材料作为蒸发源，通常为金属或化合物。
然后，将蒸发源放置在真空室中的加热系统中，加热到材料的蒸发温度。
蒸发温度取决于材料的熔点和所要制备的薄膜的特性。
第二步是真空系统的准备，通常需要将真空室抽真空以减少残留气体的影响。
真空级别通常达到10^-3或更高，以确保在蒸发过程中气体分子对薄膜形成的影响最小化。
真空系统还应具备稳定的真空度和泄漏度，以确保蒸发过程的可重复性和稳定性。
接下来是薄膜沉积过程，通常有三种主要的薄膜沉积技术：蒸发沉积、溅射沉积和反应蒸发沉积。
在蒸发沉积中，蒸发源加热到蒸发温度时，蒸发的材料由于热蒸汽的运动而扩散到基材表面，形成均匀的薄膜。
溅射沉积是将高速离子束或电子束轰击材料表面，将材料溅射到基材表面上，形成薄膜。
反应蒸发沉积是通过在蒸发源和基材之间引入可反应的气体，使其与蒸发物质反应生成薄膜。
最后是工艺的监控和控制。
在薄膜沉积过程中，应对薄膜的厚度、成分和结构进行监控和控制。
常用的技术包括薄膜厚度测量、光学薄膜监控和电子束控制。
这些技术可以保证薄膜具有所需的光学、电学和机械性能。
真空镀膜工艺有许多优点。
首先，真空条件下薄膜的成分和结构可以得到精确控制，可实现针对不同应用的需求。
其次，真空镀膜过程不会产生污染和氧化，可以得到高质量的薄膜。
此外，真空镀膜具有高效、节能的特点，是一种相对环保的表面处理技术。
总而言之，真空镀膜是一种应用广泛的表面处理技术，可以用于制备具有各种功能的薄膜。
通过合理选择材料、优化工艺参数和精确的监控，可以获得具有高质量、可重复性和稳定性的薄膜，满足不同领域的需求。
真空镀膜机研究报告1. 背景真空镀膜技术是一种通过在材料表面沉积一层薄膜来改变其性质和外观的方法。
真空镀膜机是实现这一技术的关键设备之一，广泛应用于光学、电子、材料科学等领域。
本报告旨在对真空镀膜机进行研究，分析其原理、应用和发展趋势，并提出相关建议。
2. 分析2.1 原理真空镀膜机通过在低压环境下，利用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方法，在材料表面形成薄膜。
主要包括以下几个步骤：1.真空抽取：将工作室内部的气体抽取出来，创建低压环境。
2.基底清洗：对待镀物进行清洗，确保表面干净无尘。
3.镀层材料加热：将目标材料加热到合适温度，使其转变成气态。
4.气体注入：向工作室内部注入所需的反应气体。
5.沉积：气体与加热的目标材料发生化学反应或物理沉积，形成薄膜。
6.冷却：将镀层材料冷却至室温，固化形成稳定的薄膜。
2.2 应用真空镀膜技术具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面：1.光学领域：真空镀膜机可用于制造光学元件，如反射镜、透镜等。
通过调节沉积材料和工艺参数，可以实现对光学性能的调控，提高光学元件的效果。
2.电子领域：真空镀膜机可用于制造电子器件，如集成电路、显示屏等。
通过在电子器件表面形成保护层或导电层，可以提高器件的性能和稳定性。
3.材料科学领域：真空镀膜技术可用于改变材料表面的性质，如硬度、耐磨性等。
通过在材料表面形成陶瓷涂层或金属涂层，可以提高材料的功能和应用范围。
2.3 发展趋势随着科学技术的不断进步和需求的增加，真空镀膜机在以下几个方面有着发展的趋势：1.高效节能：真空镀膜机需要消耗大量能源来维持低压环境和加热材料，因此提高设备的能源利用效率和降低能耗是当前的研究热点。
2.自动化控制：通过引入自动化控制系统，实现对真空镀膜过程的精确控制和监测，提高生产效率和产品质量。
3.多功能一体化：将多种沉积技术集成到一台设备中，实现多种薄膜材料的快速切换和混合沉积，提高设备的灵活性和应用范围。
