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实验五
电阻式热蒸发技术镀膜实验

一、实验目的

(1)理解电阻式热蒸发镀膜的工作原理。

(2)学会操作热蒸发镀膜设备,为样品镀上铝电极。

二、实验原理

图5-1 热蒸发镀膜设备外观

电阻式热蒸发镀膜,是在真空室中利用电阻加热法,将紧贴在电阻丝上的金属丝(铝丝)熔融汽化,汽化了的金属分子沉积于基片样品上,从而获得光滑、高反射率的膜层,该膜层可以作为基片样品的金属导电层及保护层。

电阻式热蒸发镀膜设备原理简单、结构类似,主要由镀膜室、真空系统、电路控制系统等组成,本实验使用的是沈阳新蓝天真空技术有限公司的DZ300型镀膜系统。

镀膜室是一个钟罩式的真空腔,腔内有螺旋状的加热钨丝、样品架、电阻规管、电离规管、观察窗、放气阀等部件。真空系统主要由机械泵、分子泵、真空阀、真空计等组成。电路控制系统控制机械泵、分子泵、蒸发加热器及腔体升降机等的运行。

图5-2 真空腔罩体打开(升起)状态

图5-3 腔内结构(加热钨丝、样品架、掩模板等)

图5-4 铝丝

图5-5 控制面板按钮

三、实验步骤

(1)检查电源、水源是否正常,气路的各个阀门是否都处于关闭状态。

(2)打开放气阀,将真空室破真空,腔内气压与大气相同后按“法兰上升”按钮,将腔罩上升到合适高度,更换观察窗口玻璃片。

(3)安装铝丝:按“蒸发源1挡板”按钮打开钨丝上方挡板,取2~3根用酒精浸泡的铝丝,晾干,用镊子将铝丝缠绕到钨丝上,使铝丝与钨丝紧贴,按“蒸发源1挡板”按钮关上钨丝上方挡板(如果之前钨丝烧断,还需先更换钨丝)。

(4)安装样品:根据需要选择合适的掩模板,放置在样品架上,将样品基片需要镀膜的面朝下放置在掩模板上,尽量使样品处于钨丝及铝丝的正上方。

(5)检查无误后,按“法兰下降”按钮,将腔罩盖上。注意下降时对准密封圈,罩体将要落到密封圈上时提前放开“法兰下降”按钮,以免卡住传动机构。检查确认密封圈已贴合,且没有夹杂异物。

(6)抽本底真空。打开冷却水,按“机械泵”按钮开启机械泵,打开机械泵角阀。按“挡板阀”按钮开启分子泵电磁阀,等待2~3min,机械泵的声音变小、稳定后,打开真空计电源;当气压达到5Pa以下时,按下分子泵电源的“启动”按钮;分子泵转速达到100~400rps以后,关闭机械泵角阀,再开启分子泵插板阀;分子泵转速持续上升至最大速度400rps后,继续抽真空,真空度达到2.0×10 -3 Pa以上后方可开始蒸镀。

(7)加热钨丝熔融铝丝,开始热蒸发镀膜。此步骤为镀膜的核心步骤,必须小心谨慎。按“蒸发加热”“蒸发源1”按钮,逐渐调大“功率调节”旋钮,缓慢加大功率,从观察窗口观察钨丝,直到钨丝开始发红光,继续缓慢加大功率,并观察铝丝,直到铝丝软化熔融,继续加大功率,使铝丝完全熔化并吸附到钨丝上,此时立刻打开“蒸发源1挡板”,再略微加大功率,观察窗口的玻璃逐渐被沉积的铝膜覆盖而不透明,观察窗口的玻璃完全不透明后继续加热30~60s,然后逐渐调小功率至0,关闭“蒸发源1挡板”。

图5-6 真空系统气路结构图

(8)继续抽真空2~3min后,关闭插板阀,关闭分子泵。等分子泵转速降为0,关闭电磁阀,确认角阀关闭,打开放气阀破真空。取出样品后,盖好罩体,打开角阀对腔体进行抽真空维护。气压到10Pa以下后,关闭角阀,关闭机械泵,关闭冷却水,关闭控制机柜总电源。

注意事项如下:

①分子泵开启前必须确认冷却水已开启。

②蒸发加热时,电流必须缓慢增加,适时停顿等待,观察钨丝状态的变化,电流加大过快容易使铝丝烧断、掉落,还可能烧断钨丝。

③每次实验结束后都要对腔体进行抽真空维护,真空设备不用时必须保持腔体处于真空状态。

四、问题与思考

(1)影响镀膜质量的因素有哪些?

(2)如何判断镀膜质量的好坏? ZW3G7sGAOnIF0QXxg69luGC0JTVADZr4nIAbdSLUibXLbw+t2o5OZFkY0kaifu1C

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