蒸發(fā)源加熱有幾種方法

更新時(shí)間：2025-07-18

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蒸發(fā)源加熱主要有2種：電阻加熱法、電子束加熱法。

電阻加熱法要求：蒸發(fā)源材料要選擇熔點(diǎn)高，即使在高溫下也不熔化的低蒸汽壓物質(zhì)?？捎肳、Ta或Mo做成網(wǎng)狀或直板形狀，把蒸發(fā)源物質(zhì)放在其上進(jìn)行加熱。蒸發(fā)材料的蒸汽壓要比蒸發(fā)物質(zhì)的蒸汽壓高得多，而且更不希望其與蒸發(fā)源形成合金，降低蒸發(fā)源的熔點(diǎn)。如，F(xiàn)e，Al，Ge和Ni是容易生成合金的代表性材料。Au不易生成合金，只是容易和Ta生成合金。此外，也可選擇間接加熱法，即將蒸發(fā)源物質(zhì)放入一個(gè)帶有小孔的耐熱性容器內(nèi)，從外面對(duì)容器加熱使其蒸發(fā)。若容器的溫度均勻，則可實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)時(shí)的熱平衡狀態(tài)，這時(shí)分子流強(qiáng)度由溫度決定，稱(chēng)為克努曾型蒸發(fā)源。與此對(duì)應(yīng)的像加熱電阻絲那樣的非平衡狀態(tài)下的蒸發(fā)稱(chēng)為狼繆爾型蒸發(fā)源。

電子束加熱法：可實(shí)現(xiàn)局部高溫加熱，易蒸發(fā)出高純度的薄膜。也可用磁場(chǎng)對(duì)電子束進(jìn)行聚焦并使其偏轉(zhuǎn)后集中射到耙子上。

特殊的蒸發(fā)：

對(duì)薄膜電阻器或磁性薄膜器件來(lái)說(shuō)，經(jīng)常使用合金或化合物的材料制作，而如果用一般的蒸發(fā)方法，則其得到的薄膜中的化學(xué)計(jì)量比與原材料有所不同。

合金的蒸發(fā)：可用烏拉耳定律類(lèi)推：Pa+n=[Pa/(Na+Nb)]Pa 其中Pa為溶劑a的蒸汽壓，Na和Nb分別為溶劑a和溶質(zhì)b的摩爾數(shù)，溶液的蒸汽壓可由此公式推出。另外，若將合金看成溶液，含量較多的視為溶劑，可定性地估算合金的蒸汽壓。

用一般的方法使合金蒸發(fā)，得到的薄膜的狀態(tài)如何呢？對(duì)鐵鎳合金（2：1）的實(shí)驗(yàn)（用X線分析法分析每秒鐘在每平方厘米上所沉積的薄膜的鐵鎳含量）表明：開(kāi)始時(shí)是富鐵狀態(tài)，后在薄膜的表面變成富鎳。

為得到與蒸發(fā)源同等成分比的薄膜，出現(xiàn)了2種新的蒸發(fā)方法：1）瞬時(shí)蒸發(fā)法 2）雙源蒸發(fā)法

瞬時(shí)蒸發(fā)法：將蒸發(fā)材料做成細(xì)粒，一點(diǎn)一點(diǎn)落到蒸發(fā)源上，并在瞬間將細(xì)粒蒸發(fā)掉。適用于三元或四元合金，但蒸發(fā)速度較難控制。

無(wú)機(jī)化合物的蒸發(fā)：如蒸發(fā)SiO細(xì)粒制作SiO薄膜，得到的薄膜Si的含量過(guò)剩。

用一般方法蒸發(fā)制得的薄膜與原材料較接近的無(wú)機(jī)化合物有：MgO、BeO、Al2O3、CoO2、MgF2和ZnS等。對(duì)于NiO、SiO和TiO2，其薄膜中O的含量明顯不足；CdS則是Cd過(guò)剩。

所以為制得化合物薄膜，用研究出了反應(yīng)蒸發(fā)法、三溫度法和電子束蒸發(fā)法。

反應(yīng)蒸發(fā)法：將活性氣體導(dǎo)入真空室，使活性氣體的分子、原子和蒸發(fā)源逸出來(lái)的蒸發(fā)原子、分子在基片上反應(yīng)以得到需要的化合物薄膜。如SiO，就是鼓入10^-2~10^-5Torr左右壓強(qiáng)的干燥O²。若控制好蒸發(fā)速度和基片的溫度，可得到接近SiO²成分比的薄膜。還有AlN是NH3；TiC是C2H4。

三溫度法：即是雙源蒸發(fā)法，經(jīng)常用于制作GaAs薄膜。

濺射法：把離子加速，然后去轟擊固體表面，加速的離子與固體表面的原子碰撞，進(jìn)行動(dòng)量交換后將原子從固體表面濺出，濺出的原子在基片上淀積成膜。Sputtering。濺射時(shí)，多半是讓被加速了的正離子去轟擊蒸發(fā)源陰極，再?gòu)年帢O濺出原子，所以也稱(chēng)為陰極濺射法。

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