真空科学与技术丛书 真空镀膜PDF电子书下载

第1章 真空镀膜概论 1

1.1概述 1

1.2影响固体表面结构、形貌及其性能的因素 2

1.2.1原子和分子构成固体物质 2

1.2.2多晶体物质结构 2

1.2.3材料受到的各种应力负荷 2

1. 2.4材料加工所带来的缺陷 2

1.2.5基片表面涂敷硬质薄膜的必要性 2

1.3真空镀膜及其工艺特点和应赋予涂层的功能 3

1.4薄膜的特征 3

1. 4. 1薄膜的结构特征 4

1.4.2金属薄膜的电导特征 4

1.4.3金属薄膜电阻温度系数特征 4

1.4.4薄膜的密度特征 4

1.4.5薄膜的时效变化特征 5

1.5薄膜的应用 5

1.5.1电子工业用薄膜 5

1. 5. 2光学工业中应用的各种光学薄膜 6

1.5.3机械、化工、石油等工业中应用的硬质膜、耐蚀膜和润滑膜 6

1. 5. 4有机分子薄膜 6

1.5.5民用及食品工业中的装饰膜和包装膜 6

1.6真空镀膜的发展历程及最新进展 6

参考文献 7

第2章 真空镀膜技术基础 8

2.1真空镀膜物理基础 8

2.1.1真空及真空状态的表征和测量 8

2.1.2气体的基本性质 9

2. 1. 3气体的流动与流导 13

2. 1.4气体分子与固体表面的相互作用 15

2.2真空镀膜低温等离子体基础 18

2.2. 1等离子体及其分类与获得 19

2.2.2低气压下气体的放电 19

2.2.3低气压下气体放电的类型 28

2.2.4低气压下冷阴极气体辉光放电 28

2.2.5低气压非自持热阴极弧光放电 36

2.2. 6低气压自持冷阴极弧光放电 37

2. 2. 7磁控辉光放电 38

2.2. 8空心冷阴极辉光放电 40

2. 2. 9高频放电 41

2.2. 10等离子体宏观中性特征及其中性空间强度的判别 42

2.3薄膜的生长与膜结构 44

2. 3. 1膜的生长过程及影响膜生长的因素 44

2. 3. 2薄膜的结构及其结构缺陷 47

2.4薄膜的性质及其影响因素 51

2.4. 1薄膜的力学性质及其影响因素 51

2. 4. 2薄膜的电学性质 54

2.4.3薄膜的光学性质及其影响膜折射率的因素 55

2.4.4薄膜的磁学性质 55

参考文献 56

第3章 蒸发源与溅射靶 57

3.1蒸发源 57

3.1.1蒸发源及其设计与使用中应考虑的问题 57

3.1.2电阻加热式蒸发源 57

3. 1. 3电子束加热式蒸发源 62

3. 1.4空心热阴极等离子体电子束蒸发源 71

3.1.5感应加热式蒸发源 74

3.1.6激光加热式蒸发源 76

3.1.7辐射加热式蒸发源 77

3. 1. 8蒸发源材料 77

3.1.9蒸发源的发射特性及膜层的厚度分布 80

3.2溅射靶 86

3.2. 1溅射靶的结构及其设计要求 86

3. 2.2溅射靶材 87

参考文献 89

第4章 真空蒸发镀膜 90

4.1真空蒸发镀膜技术 90

4.1.1真空蒸发镀膜原理及蒸镀条件 90

4.1. 2薄膜材料 95

4.1.3合金膜的蒸镀 102

4.1.4化合物膜的蒸镀 103

4.1.5影响真空蒸镀性能的因素 105

4.2分子束外延技术 105

4.2.1分子束外延生长的基本原理与过程 105

4.2.2分子束外延生长的条件、制备方法与特点 106

4.2.3分子束外延生长参数选择 106

4.2.4影响分子束外延的因素 106

4. 2. 5分子束外延装置 109

4.3真空蒸发镀膜设备 111

4.3. 1真空蒸发镀膜机的类型及其结构 111

4.3.2真空蒸发镀膜机中的主要构件 125

4.4真空蒸发涂层的制备实例 130

4.4. 1真空蒸镀铝涂层 130

4.4.2真空蒸镀Cd （Se， S）涂层 131

4.4.3真空蒸镀ZrO2涂层 133

4.4.4分子束外延生长金单晶涂层 134

参考文献 136

第5章 真空溅射镀膜 137

5.1真空溅射镀膜的复兴与发展 137

5.2真空溅射镀膜技术 137

5. 2. 1真空溅射镀膜的机理分析及其溅射过程 137

5.2.2靶材粒子向基体上的迁移过程 142

5.2.3靶材粒子在基体上的成膜过程 143

5.2.4溅射薄膜的特点及溅射方式 144

5.2.5直流溅射镀膜 147

5.2. 6磁控溅射镀膜 150

5.2. 7射频溅射镀膜 166

5.2.8反应溅射镀膜 169

5. 2. 9中频溅射与脉冲溅射镀膜 170

5.2. 10对向靶等离子体溅射镀膜 176

5. 2. 11偏压溅射镀膜 177

5.3真空溅射镀膜设备 177

5.3.1间歇式真空溅射镀膜机 177

5. 3.2半连续磁控溅射镀膜机 178

5.3.3大面积连续式磁控溅射镀膜设备 180

参考文献 195

第6章 真空离子镀膜 196

6.1真空离子镀膜及其分类 196

6.2离子镀膜原理及其成膜条件 197

6.3离子镀膜过程中等离子体的作用及到达基体入射的粒子能量 198

6.4离子轰击在离子镀过程中产生的物理化学效应 198

6.5离化率与中性粒子和离子的能量及膜层表面上的活化系数 200

6. 5. 1离化率 200

6. 5. 2中性粒子所带的能量 200

6. 5. 3离子能量 200

6. 5.4膜层表面的能量活化系数 201

6.6离子镀涂层的特点及其应用范围 202

6.7离子镀膜的参数 204

6. 7. 1镀膜室的气体压力 204

6. 7.2反应气体的分压 204

6. 7. 3蒸发源功率 204

6. 7. 4蒸发速率 205

6.7.5蒸发源和基体间的距离 205

6. 7. 6沉积速率 206

6.7.7基体的负偏压 206

6. 7. 8基体温度 206

6.8离子镀膜装置及常用的几种镀膜设备 207

6.8.1直流二极、三极及多极型离子装置 207

6.8. 2活性反应离子镀装置 208

6.8.3空心阴极放电离子镀膜装置 210

6.8.4射频放电离子镀装置 212

6.8.5磁控溅射离子镀膜装置 213

6.8.6真空阴极电弧离子镀膜装置 215

6.8. 7冷电弧阴极离子镀膜装置 222

6.8.8热阴极强流电弧离子镀装置 224

参考文献 225

第7章 离子束沉积与离子束辅助沉积 226

7.1离子束沉积技术 226

7.1.1离子束沉积原理及特点 226

7.1.2直接引出式离子束沉积技术 227

7.1.3质量分离式离子束沉积技术 227

7. 1.4离化团束沉积技术 228

7.1.5等离子体浸没式沉积技术 229

7.1.6气固两用离子束沉积技术 229

7.2离子束辅助沉积技术 230

7.2.1离子束辅助沉积过程的机理 230

7.2.2离子束辅助沉积的方式及其能量选择范围 231

7.2.3离子束辅助沉积技术的特点 231

7.2.4离子束辅助沉积装置 232

7. 2. 5微波电子回旋等离子体增强溅射沉积装置 236

7. 2. 6离子源 236

参考文献 239

第8章 化学气相沉积 240

8. 1概述 240

8. 2 CVD技术中的各类成膜方法及特点 240

8. 3 CVD技术的成膜条件及其反应类型 241

8.3. 1 CVD反应的条件 241

8. 3. 2 CVD技术的反应类型 241

8.4化学气相沉积用先驱反应物质的选择 243

8.5影响CVD沉积薄膜质量的因素 244

8.5.1沉积温度对膜质量的影响 244

8. 5. 2反应气体浓度及相互间的比例对膜质量的影响 245

8.5. 3基片对膜质量的影响 245

8.6常压化学气相沉积技术与装置 246

8.6.1常压CVD技术的一般原理 246

8. 6.2常压的CVD装置 247

8.7低压化学气相沉积（LPCVD） 248

8. 7. 1 LPCVD的原理及特点 248

8. 7. 2 LPCVD装置的组成 249

8. 7. 3 LPCVD制备涂层的实例 249

8.8等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 250

8. 8. 1 PECVD的成膜过程及特点 250

8. 8. 2 PECVD装置 252

8. 8. 3 PECVD薄膜的工艺实例 254

8.9金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD） 256

8.10光辅助化学气相沉积（PHCVD） 257

参考文献 258

第9章 薄膜的测量与监控 259

9.1概述 259

9.2薄膜厚度的测量 259

9.2.1薄膜厚度的光学测量法 260

9.2.2薄膜厚度的电学测量法 265

9.2. 3薄膜厚度的机械测量法 270

9.3薄膜应力的测量 271

9.3.1基片变形法 271

9.3.2衍射法 272

9.4薄膜的附着力测量 273

9.4. 1胶带剥离法 273

9. 4. 2拉倒法 273

9. 4. 3拉张法 274

9. 4. 4划痕法 274

9.5薄膜的硬度测量 275

9. 5. 1维氏硬度 276

9.5.2努氏硬度 276

9.6薄膜的光谱特性测量 277

参考文献 278

第10章 薄膜性能分析 279

10. 1概述 279

10.2电子作用于固体表面上所产生的各种效应 280

10. 2. 1背散射电子 280

10. 2. 2二次电子 281

10. 2. 3吸收电子和透射电子 281

10. 2. 4俄歇电子 281

10. 2. 5特征X射线 282

10. 2. 6阴极荧光 282

10. 2. 7电子束感生电流 282

10.3离子作用于固体表面所产生的效应 283

10.3. 1一次离子的表面散射 283

10. 3.2反向散射离子 283

10. 3. 3正负二次电子 283

10.4光子作用于固体表面所产生的效应 283

10.4. 1波长较短的X射线 283

10.4.2波长较长的X射线 284

10.5薄膜形貌观察与结构分析 284

10.5. 1光学显微镜 284

10.5.2扫描电子显微镜 284

10. 5.3透射电子显微镜 286

10. 5. 4 X射线衍射仪 287

10. 5. 5低能电子衍射和反射式高能电子衍射 288

10. 5. 6扫描探针显微镜 290

10.6薄膜组成分析 291

10.6. 1俄歇电子能谱仪 291

10.6.2二次离子质谱分析仪 293

10.6.3卢瑟福背散射分析仪 294

10. 6. 4 X射线光电子能谱仪 295

参考文献 297

第11章 真空镀膜技术中的清洁处理 298

11. 1概述 298

11.2真空镀膜设备的清洁处理 298

11. 2. 1真空镀膜设备污染物的来源及清洁处理 298

11. 2. 2真空镀膜设备真空系统的清洗处理 299

11.3真空镀膜设备的环境要求 300

11.4真空镀膜工艺对环境的要求 301

11.4. 1真空镀膜工艺对环境的基本要求 301

11. 4. 2基片表面污染物来源及清洁处理 301

11.5镀件表面处理的基本方法 303

11.6真空镀膜常用材料的清洗方法 306

11.7真空镀膜设备型号编制方法、试验方法 308

11. 7. 1真空设备型号编制方法（JB/T 7673—1995） 308

11. 7. 2真空镀膜设备通用技术条件（摘自GB/T 11164—99） 309

参考文献 310