真空沉积技术PDF电子书下载

1 概论 1

1.1 所谓薄膜 1

1.2 薄膜的制备 1

1.3 薄膜的检测 2

1.4 薄膜的特征 3

1.5 薄膜的应用 4

2 真空沉积的物理基础 5

2.1 真空物理基础 5

2.1.1 真空与压强 5

2.1.2 气体粒子间的碰撞 6

2.1.3 气体分子与固体表面的作用 8

2.1.4 真空中气体的流动，管道的流导 10

2.1.5 抽气过程的参数和基本方程 12

2.2 低温等离子体的物理基础 12

2.2.1 概述 12

2.2.2 低气压气体放电基础 13

2.2.3 低气压、冷阴极放电的伏安特性和着火电压 18

2.2.4 低气压、热阴极放电的伏安特性和着火电压 24

2.2.5 磁控辉光放电 24

2.2.6 高频放电 26

2.2.7 空心阴极放电 27

2.2.8 低温等离子体的特征 29

3.1 蒸发和升华现象 34

3 蒸发镀膜 34

3.2 蒸发时的残余气体压强 35

3.3 蒸发特性 36

3.3.1 饱和蒸汽压 36

3.3.2 蒸发粒子的速率和能量 36

3.3.3 蒸发速率 37

3.4 沉积特性 37

3.4.1 沉积速率与凝结系数 37

3.4.2 沉积膜的膜厚分布 38

3.5.1 电阻加热源 41

3.5 蒸发源 41

3.5.2 高频感应加热源 45

3.5.3 电子束加热源 45

3.5.4 激光束加热源 46

3.5.5 电弧加热蒸发源 48

3.6 蒸发材料 49

3.6.1 纯金属 49

3.6.2 合金 52

3.6.3 化合物 52

3.7.1 闪蒸蒸镀法 56

3.7.2 多蒸发源蒸镀法 56

3.7 特殊蒸发技术 56

3.7.3 反应蒸镀法 57

3.7.4 三温度蒸镀法 58

3.7.5 分子束蒸镀法(分子束外延法) 58

3.7.6 离子辅助镀法 60

3.8 蒸发镀膜实例 60

3.8.1 铝膜 60

3.8.2 镍—铬(Ni—Cr)薄膜 60

3.8.3 In2O3—SnO2系透明导电膜 62

3.9.2 基片温度 63

3.9.1 沉积速率的选择 63

3.9 影响蒸镀膜性能的因素 63

3.9.3 基片的净化 64

4 溅射镀膜 65

4.1 概述 65

4.2 溅射基本规律 66

4.2.1 溅射机理 66

4.2.2 溅射率 67

4.2.3 溅射粒子的状态、能量分布及角分布 72

4.2.4 合金和化合物的溅射 75

4.3 直流溅射 76

4.3.1 直流二极溅射 76

4.3.2 直流三极溅射 77

4.4 射频溅射 78

4.5 磁控溅射 80

4.5.1 磁控溅射工作原理 80

4.5.2 平面磁控溅射 84

4.5.3 圆柱型磁控溅射 87

4.5.4 S枪与溅射枪磁控溅射源 88

4.6 对向靶溅射 92

4.7 反应溅射 94

4.7.1 概述 94

4.7.2 反应过程 96

4.8 离子束溅射 97

4.7.3 反应溅射工艺参数 97

4.8.1 离子源 98

4.8.2 低能离子束沉积 100

4.8.3 离子束溅射沉积 100

4.8.4 离子束辅助沉积 102

4.9 溅射成膜的特性 103

4.9.1 溅射膜生长机理 103

4.9.2 溅射膜的成分与结构 105

4.9.3 溅射成膜速率 109

4.9.4 溅射膜的均匀性 112

4.10.1 纯钽与氮化钽薄膜 114

4.10 实例 114

4.10.2 ITO透明导电膜 115

4.10.3 Y—Ba—Cu—O超导膜 118

4.10.4 垂直磁记录薄膜 119

4.10.5 溅射沉积类金刚石薄膜 121

5 离子镀 124

5.1 概述 124

5.2 离子镀原理与过程 126

5.3 离子轰击效应 128

5.3.4 表面形貌变化 129

5.3.6 温度升高 129

5.3.5 引入气体 129

5.3.3 结晶变化 129

5.3.2 基体和薄膜产生缺陷 129

5.3.1 溅射效应 129

5.3.7 表面成分变化 130

5.3.8 物理混合 130

5.4 离子镀过程中的离化率 131

5.5 离子镀过程的工艺参数 134

5.5.1 放电气体压力的影响 134

5.5.2 蒸发源与基体之间的距离 134

5.5.3 基体的几何形状 135

5.5.5 基体温度 136

5.5.4 基体偏压的影响 136

5.5.6 沉积速率 137

5.6 离子镀特点 138

5.6.1 离子镀沉积的涂层附着力 138

5.6.2 离子镀沉积技术的绕射性能 138

5.6.3 离子镀膜层组织致密 139

5.6.4 离子镀适用材料广泛 139

5.6.5 离子镀的沉积速度高 139

5.7 各类离子镀技术 140

5.7.1 DC(直流)二极型离子镀 140

5.7.3 活性反应离子镀 143

5.7.2 三极型及多阴极型离子镀 143

5.7.4 空心阴极离子镀 148

5.7.5 射频离子镀 153

5.7.6 热灯丝等离子枪离子镀 156

5.7.7 离化集团束离子镀 157

5.7.8 多弧离子镀 159

5.7.9 磁控溅射离子镀 162

5.8 实例：Cr、Cr—C、Cr—N、TI—Ni—C涂层的制备 163

6 化学气相沉积 169

6.1 化学气相沉积和物理气相沉积的比较 169

6.2 各类CVD方法 170

6.2.1 常压CVD 171

6.2.2 低压CVD(LPCVD) 173

6.2.3 MOCVD 174

6.2.4 PECVD 177

6.2.5 光辅助CVD(光CVD) 179

6.3 实例 187

6.3.1 SiO2膜 187

6.3.2 Si3N4 188

6.3.3 多晶硅(poly—Si)膜 189

6.3.4 类金刚石和金刚石膜 189

7.1 概述 193

7 干法刻蚀 193

7.2 等离子刻蚀 194

7.3 反应离子刻蚀(RIE) 196

7.4 反应离子束刻蚀 199

7.5 光辅助干法刻蚀 201

8 薄膜厚度、沉积速率的测量和监控 210

8.1 膜厚的概念、物理意义及其分类 210

8.2 形状膜厚测量法 212

8.2.1 触针法 212

8.2.2 多光束干涉(MBI)法 212

8.2.3 薄膜断面直接观察法 214

8.3 质量膜厚测量法 215

8.3.1 微量天平法 215

8.3.2 石英晶体振荡(QCO)法 216

8.3.3 电离离子检测法 219

8.3.4 电子碰撞发射光谱(ELES)法 220

8.3.5 原子吸收光谱法 221

8.3.6 背散射法 221

8.4 物性膜厚测量法 223

8.4.1 电阻法 223

8.4.2 电容法 224

8.4.3 品质因数法(亦称涡流法) 225

8.4.4 椭圆偏振法 226

8.4.5 光电极值法 228

8.4.6 光吸收法 230

9 薄膜的形貌、组成与结构 232

9.1 薄膜形貌的观察 232

9.2 薄膜的组成分析 233

9.2.1 成分分析 233

9.2.2 化学结合态的分析 236

9.3 薄膜的结构分析 239

9.3.1 X射线衍射分析 239

9.3.2 电子衍射分析 240