真空获得与真空镀膜

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1、真空获得与真空镀膜实验报告实验目的1.了解真空技术的基本知识；2.掌握低，高真空的获得和测量的基本原理及方法；3.了解真空镀膜的基本知识；4.学习掌握蒸发镀膜的基本原理和方法。实验原理1.真空泵简介（1）机械泵机械泵通过不断改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀压缩从而获得真空，常用的是旋片式机械泵。旋片式机械泵原理见附图2。旋片式机械泵使用注意：1）检查油槽中油液面的高度是否符合规定，机械泵转子的转动方向与规定方向是否一致；2）机械泵停止工作时，要立即使进气口与大气相通，防止回油现象。这步由机械泵上的电磁阀自动进行。3）机械泵不宜工作过长，

2、否则会影响使用寿命。（2）扩散泵扩散泵利用气体扩散现象来抽气的。利用高速定向喷射的油分子在喷嘴出口处的蒸汽流中形成一低压，将扩散进入蒸汽流的气体分子带至泵口被前级泵抽走。扩散泵使用注意：启动压强低于1Pa，保证绝大部分的气体分子以定向扩散形式进入高速蒸汽流，高压会导致一些副反应的发生，影响真空的形成。扩散泵一般能达到－5到－7的压强数量级。1.真空的测量测量真空的装置称为真空计，常用的油热耦真空计和电离真空计。热耦真空计可以测量0.1～10Pa的压强，利用低压下气体的热传导与压强成正比的原理；电离真空计利用电子与气体分子碰撞产生电离电流随压强变化的原理制成，

3、可测量范围是10的－1～－6数量级。注意，电离真空计必须在0.1Pa一下使用，否则会损坏装置。2.蒸发镀膜蒸发镀膜是在真空中通过电流加热，电子束轰击加热和激光加热等方法，使薄膜材料蒸发成原子或分子，它们随即以较大的自由程作直线运动，碰撞基片表面而凝结，形成薄膜。要求镀膜室里残余分子的自由程大于蒸发源到基片的距离，保证镀膜的纯净和牢固。气体分子平均自由程为：λ=此式表明气体分子平均自由程与压强成反比，与温度成正比，于是，在25℃的时候λ=对于蒸发源到基片距离为0.15～0.25米的镀膜装置，真空度必须要在10的－2～－4Pa之间才能满足。蒸发镀膜时，在一定的温

4、度下，薄膜材料单位面积的质量蒸发速率由朗谬尔导出的公式决定G=从公式可以看出，材料饱和蒸汽压随温度的上升而迅速增大，所以实验时必须控制好蒸发源温度。蒸发镀膜常用的加热方法时电阻大电流加热，采用钨，钼，铂等高熔点的金属。真空镀膜时，飞抵基片的气化原子或分子，一部分被反射，一部分被蒸发离开，剩下的要么结合在一起，再捕获其他原子或分子，使得自己增大；或者单个原子或分子在基片上自由扩散，逐渐生长，覆盖整个基片，形成镀膜。注意的是基片的清洁度和完整性将影响到镀膜的形成速率和质量。3.干涉法测量膜厚使用仪器是干涉显微镜，可以测量3～2000nm的膜厚，实验光路图和原理图

5、见附图4和5。实验采用白光作为光源，采用的平均波长为λ＝540nm;由此实验可以求出台阶高度（即薄膜厚度）为d=实验数据记录，实验结果计算机械泵抽钟罩时间t/s010203040506070压强P/Pa1000210784531232018时间t/s75105135165195225255285压强P/Pa171412119.89.18.47.9时间t/s315345355385415465525585压强P/Pa7.47.03.83.63.32.92.62.4时间t/s6757358551755压强P/Pa2.22.11.91.8扩散泵作用后时间t/s05

6、40600660720780830880压强P/Pa1.81.71.61.51.31.10.90.79时间t/s93094095096097097410041034压强P/Pa0.760.690.610.520.420.390.300.22时间t/s10641094114411741204123412641294压强P/Pa0.160.110.0680.0550.0450.0330.0260.023时间t/s1324133413641454157416641844压强P/Pa0.0210.0200.0180.0140.0100.0090.008漏气率测量时间

7、t/s02510162636压强P/Pa0.570.780.981.21.92.63.3时间t/s465671101141171201压强P/Pa3.94.31518212223镀膜厚度测量内容起始位置终止位置偏移位置1(mm)3.7304.0494.2392(mm)4.0024.3494.5513(mm)3.2293.5793.780计算漏率：（1）最小二乘法：经过计算得出一下结果：一元线性回归的相关系数为：0.996，可见与1相当接近，可以运用关于一元线性的计算方法进行计算；直线斜率的最佳估计值为：b1＝0.0665；b1值的标准误差为：b1＝0.006

8、6；所以，装置的漏率为：v=0.0665+_0.00