一、 设备名称:真空蒸镀薄膜沉积设备
规格型号:中国沈阳市超高真空应用技术研究所,定制
二、各项具体技术参数:
蒸镀速率:0.1Å/S-1.2 Å/S
真空度:1.0*10-1-5.0*10-4 Pa
蒸镀电流:70-130 A
蒸镀电压:0.7-3 V
冷却水温度:15-23℃
蒸镀手套箱下压:0.2-1.0 mbar
充气时间:5-7 min
三、工作原理:
膜料在真空状态下的蒸发特性。单位时间内膜料单位面积上蒸发出来的材料质量称为蒸发速率。理想的最高速率Gm(单位为kg/(m·s))∶Gm=4.38×10-3Ps(Ar/T)1/2,式中,T为蒸发表面的热力学温度,单位为K,Ps为温度T时的材料饱和蒸发压,单位为Pa,Ar为膜料的相对原子质量或相对分子质量。蒸镀时一般要求膜料的蒸气压在10-2~10-1Pa。材料的Cm通常处在10-4~10-1Pa,因此可以估算出已知蒸发材料的所需加热温度。
1.对高熔点的氧化物膜料,在真空状态下其熔点要低得多。也就容易到蒸发温度而不需太高的能量。2.真空室中空气极少,膜料分子从蒸发源到达基片表面的路程中几乎不与残留在真空室中的气体分子碰撞3由于真空室中气体分子少,因而氧分子、硫分子等化学活泼分子也少,高温状态的膜料分子就不会与之发生化学变化,从而保证膜层的膜料纯度。
四、应用领域
1、材料科学与工程:
热蒸发(thermal evaporation)是常用的材料薄膜制备方法,在材料科学与工程领域有广泛的应用,被用于制备各种功能薄膜,包括金属薄膜、氧化物薄膜、硅薄膜等,以及用于光电子学、光学、电子器件、太阳能电池、显示技术和传感器等领域。
光学涂层:电子束蒸发和热蒸发可用于制备抗反射涂层、光学镀膜和光学滤光片等。这些涂层可以改善光学元件的透射、反射和吸收性能。
电子器件:电子束蒸发和热蒸发可用于制备金属电极、导体线路和电介质层等,用于制造集成电路、平面显示器、光电二极管和场发射器件等。
太阳能电池:电子束蒸发和热蒸发可用于制备太阳能电池的各个层次,包括透明导电氧化物层、光吸收层和电子传输层等。
传感器:电子束蒸发和热蒸发可用于制备气体传感器、湿度传感器和温度传感器等的敏感层。
硬质涂层:电子束蒸发和热蒸发可以制备用于表面硬化和耐磨涂层的材料,例如钛合金、氮化物和碳化物。
2、生物医学材料:
电子束蒸发和热蒸发可用于制备生物医学材料,例如人工关节、心脏支架和药物释放系统等。
3、光学和光电子学:
用于制备抗反射涂层、光学镀膜、光学滤光片等光学元件。在光电子学中,可用于制备光电二极管、激光器和光纤等器件。
五、可开展实验项目
1、热蒸发法制备金属Ag薄膜及其性能表征实验
2、钙钛矿太阳能电池设计、制备与检测
六、可培训技能
1、热蒸发沉积钙钛矿功能层薄膜
2、热蒸发沉积金属Au、Ag电极
七、具体操作规程
1、开机及抽真空:
①开机开启循环冷却水,保证水量充足②开总电源检查电源是否缺项③开启压缩空气泵④开启机械泵(屏幕上),观察机械泵是否反转,如有反转马上关闭⑤开真空计⑥高压>20Pa先开预抽阀(预抽阀不可与前级阀同时开启),真空至20Pa以下⑦关闭预抽阀⑧开启前级阀⑨开启分子泵,频率>300Hz⑩开启闸板阀至所要真空,真空计预处理显示1E-1,有机、金属真空计分别显示3E-4和6E-4即可进行实验。
2、金属蒸镀步骤:
①开启手套箱方向箱门,装样品和金属耗材②开机,抽真空至达到所需真空度③调节蒸发台高度,打开旋转蒸发台,开指定小挡板④开金属蒸发电源,调节指定金属源电流,一般电流<100A(一般Ag在30A左右,Au在50A,以每次实验为准)⑤根据蒸发电源对应晶振,调控蒸发速率直至稳定⑥打开大挡板⑦开始镀膜⑧随时调控电流,保证蒸发速率恒定⑨记录镀膜厚度⑩结束镀膜,关闭大挡板。
3、有机材料蒸镀步骤:
①开启手套箱方向箱门,装样品和有机耗材②抽真空,按照金属真空过程操作,直至达到所需真空度③调节蒸发台高度,打开旋转蒸发台,开指定小挡板④打开指定有机蒸发电源,缓慢调节温度⑤根据蒸发源对应晶振和对应膜厚仪监控观测有机材料蒸发速率,调控蒸发速率直至稳定⑥打开大挡板⑦开始镀膜⑧随时调控温度,保证蒸发速度恒定⑨记录薄膜厚度⑩结束镀膜,第一时间关闭大挡板⑪调节控温电源温度为零,关电源,注意转换开关必须处于停止之后才可以转换。
4、关机:
①检查温度低于60摄氏度才能关机,否则等温度降下来。真空室是否为真空状态,做好相关数据记录②关闭高真空闸板阀③关闭真空计④关闭分子泵(分子泵电源显示0Hz时方可关闭)⑤关闭前级阀⑥关闭机械泵⑦关闭总电源⑧关闭压缩空气泵⑨关闭冷却水
八、安全注意事项
1.前舱舱门一定要关紧(舱门与白色塑料板对齐后拧紧)、蒸镀前手套箱设为正压。
2.蒸镀前必须打开冷却水并检查冷却水水位。
3、闸板阀两端压差过大不能开阀能造成闸板阀损坏。
4、机械泵不得反转会造成反油。
5、开闸板阀时不能开预抽阀。
6、真空室压强很低时不能开预抽阀。
7、真空室温度高于60摄氏度时不能关机。
8、加热器加热时,加热电源不要加的过猛,比如想加温到600度,首先要先加温到200℃左右。稳定一段时间再加温200℃,再次稳定好后再加200℃,这样温度会稳定些。
9、循环水机温不要调得过低,如果温度过低会管路表变结露,最好是将水温设置到室温。
10、真空室两个门不能同时打开。
11、如果暂时不需要操作触摸屏,请把触摸屏调回到初始画面,避免误操作导致故障。
10、分子泵发生停机,第一时间关闭闸板阀。
12、真空显示和加热无法操作,要第一时间关注各个线路的接触。
13.充气前必须关闭金属真空计。