真空蒸发镀膜：薄膜制备的关键技术

第八章薄膜材料的制备深入探讨了真空蒸发镀膜这一核心内容。真空蒸发镀膜是一种广泛应用的薄膜制备技术，它通过将待成膜物质置于真空环境中，通过蒸发或升华的方式将这些物质沉积到工件或基片表面，形成所需的薄膜。这种技术的优点显著，包括操作简便，沉积参数易调控，能制备高纯度的薄膜，且能够在电子显微镜下实时观察镀膜过程，有助于理解和优化生长机制。 在真空蒸发镀膜过程中，关键设备包括真空系统、蒸发源、基片支撑结构、遮挡板以及监控系统。通过电阻加热料舟中的高熔点金属，如钼(Mo)或钽(Ta)，在真空条件下，金属蒸发并沉积在基片上，沉积速率较快，适合大批量生产。然而，由于较高的沉积温度，形成的薄膜与基片的结合力可能相对较弱，这是需要权衡的因素。 本章还涵盖了薄膜材料的基础知识，如薄膜的定义，指通过物理或化学手段在基材表面形成的新物质层。薄膜按照形态、结晶状态、组成和性质可分为多种类型，如无机和有机薄膜，以及根据应用需求的不同特性，如光学、磁性、电导性和热学特性等。薄膜的厚度对于性能至关重要，通常小于数十微米，有时甚至在纳米级别。 薄膜的应用范围广泛，从光学器件到集成电路，再到太阳能电池和显示器，都离不开薄膜材料。制备薄膜的方法主要有物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两种主要类别。物理成膜通过蒸发或溅射等方式实现，如磁控溅射和离子溅射，而化学成膜则涉及化学反应在基片上形成化合物，如分子束外延(MBE)。 薄膜的形成机理涉及到薄膜生长的不同类型，如核生长型(Volmer-Weber模型)，在这个模型中，原子或分子首先在表面形成小的核，然后逐层生长扩展。理解这些生长模式对于优化薄膜的质量和性能至关重要。 总结来说，第八章不仅介绍了真空蒸发镀膜的具体工艺和技术细节，还涵盖了薄膜材料的基本概念、分类、制备方法和形成机理，这些知识对于薄膜科学和技术领域的发展具有重要价值。