PPT《第五章 物理气相淀积》

蒸发速率较高,可蒸发W,Mo,Ge,SiO2,Al2O3. ②高纯度淀积:水冷坩埚可避免容器材料的蒸发;

③热效率高:热传导和热辐射损失少. 缺点: ①电子枪发出的一次电子与蒸发材料发出的二次电子使蒸发原子和残余气体分子电离;

②设备及工艺复杂,价格昂贵. 5.2.3 激光加热源激光束加热蒸发法―利用高功率的连续或脉冲激光束作为能源对蒸发材料进行加热.加热特点:加热温度高,可避免坩埚的污染,材料蒸发速率高,蒸发过程易控制.激光源:连续输出的CO2激光器.适应于蒸发成份较复杂的合金或化合物材料.蒸发源的特点:(1)功率密度高达106W/cm2,可蒸发任何高熔点的材料;

(2)光斑小,可提高淀积薄膜的纯度;

(3)能量密度高,可保证薄膜成份的比例;

(4)真空室内装置简单,易获得高真空度;

(5)激光器价格昂贵,影响了广泛使用. 5.2.4 高频感应加热源―通过高频感应对坩埚加热,使蒸发材料在高频磁场的感应下产生强大的涡流损失和磁滞损失,使蒸发材料升温,直至汽化蒸发. 优点:①蒸发速率快;

②温度均匀、稳定,不易产生飞溅现象.③温度控制精确;

工艺简便;

缺点:①成本高;

②电磁干扰. 5.3 气体辉光放电 热蒸发―能量转化引起的溅射―含有动量的转换,溅射出的原子有方向性.溅射过程:建立在辉光放电的基础上溅射定义:具有一定能量的入射离子在对固体表面轰击时,入射离子在与固体表面原子的碰撞过程中将发生能量和动量的转移,并可能将固体表面的原子溅射出来.5.3.1 直流辉光放电 图5.6所示 讨论:平板电极间的电压V与电流I的关系. (1)无光放电区―ab段.导电而不发光.电离产生的离子和电子在外电场作用下定向运动,运动速度随电压增加而加快.直至达到饱和值,即电流从0逐渐增加至达到某一极大值.电压再↑,电流并不↑. 原因:电离量很少且恒定.电压再↑,到达电极的电子和离子数目不变.(2)汤生放电区C bc段.离子和电子数目雪崩式的增加,放电电流迅速增大.电压是常数(受到电源高输出阻抗和限流电阻的限制) 原因:α作用(电离倍增作用)中性气体分子间的碰撞使气体分子电离,产生正离子和电子. γ作用―正离子对阴极的碰撞将产生二次电子.(1)和(2)--非自持放电,即以存在自然电离源为前提. (3)辉光放电―气体突然发生放电击穿现象, 电流↑↑,放电电压显著↓. c点―放电的着火点.处于阴极的边缘和不规则处 cd段―前期辉光放电.电流↑,电压↓(负阻现象) 原因:气体已被击穿,气体内阻随电离度的↑显著↓ de段―正常辉光放电.电压已定,电流的↑与电压无关,只与阴极上产生辉光的表面积有关. 有效放电面积随电流↑而↑ 阴极有效放电区内的电流密度保持恒定.(3)属于自持放电,即不存在自然电离源,电子和正离子来源于电子的碰撞和正离子的轰击. 气体击穿―从非自持放电过渡到自持放电.影响辉光放电电流密度的因素:阴极材料、气体种类、气体压强及阴极的形状.(4)反常辉光放电--ef段.放电电压和电流密度同时增大.(溅射区域) 特点:电流增大时,两个放电极板之间电压升高,且阴极电压降的大小与电流密度和气体压强有关.(5)电弧放电―fg段.电流继续↑,放电电压再次突然大幅度↓,电流急剧↑.放电区域的划分如图5.8(a)所示.阿斯顿暗区、阴极辉光区、阴极暗区、负辉光区、法拉第暗区、正柱(等离子)区、阳极辉光区和阳极暗区.(共八个) 1.阴极区―极间电压大部分加在这里,电子被加速与气体原子碰撞,使原子激发或电离.由Aston暗区,阴极辉光区和阴极暗区三部分组成.Aston暗区:位于阴极右边,通过阴极电子被加速.这里电子密度和能量都太低,不能激发气体,因此呈现暗区.阴极辉光:由向阴极运动的正离子与阴极发射出的二次电子复合产生的处于阴极附近的明亮发光层.阴极暗区(克罗克斯暗区):二次电子和离子的主要加速区―电压降占整个放电电压的绝大部分.2.负辉光区和法拉第暗区负辉光区:发光最强的区域,是已获加速的电子与气体原子发生碰撞而电离的区域.法拉第暗区:这里电子能量太低,不足以激发气体原子. 3.正柱区:在阴极端能保持足够的电离度.电子密度1015~1016电子数/m3,电场强度为常数.弧柱中热量的散失主要依靠热传导、对流和辐射.4.阳极区―阳极附近发光区和阳极鞘层.由阳极辉光区和阳极暗区两部分组成阳极辉光区:由阳极加速电子引起激发和电离而产生.阳极暗区:实质上是阳极与正柱区等离子体间的鞘层.注意:随着极间距离的缩小,正柱区和法拉第暗区将 缩短直至消失;