真空蒸发镀膜层的生长规律
时间:
2023-07-31 09:53
蒸发镀膜过程中膜层的成核和生长模式是各种离子镀膜技术的基础。
1.成核
在真空蒸发镀技术中，薄膜颗粒以原子的形式从蒸发源蒸发，并在高真空中直接飞向工件，通过成核和生长在工件表面形成薄膜层。在真空蒸发电镀期间，从蒸发源逸出的膜层原子的能量约为0.2ev。当膜颗粒之间的内聚力大于膜原子与工件之间的结合力时，形成岛状晶核。当单膜层原子在工件表面停留过程中发生不规则运动、扩散、迁移或与其他原子碰撞，当原子团中的原子数达到某一临界值时形成稳定的晶核，称为均相成核。
通常，工件的表面不是绝对光滑的，并且包含许多缺陷和台阶，这导致人类辐射原子对工件不同部位的吸附力存在差异。缺陷的表面吸附能大于正常表面的吸附能，因此成为活性中心有利于优先成核，称为异质成核。当内聚力等于结合力，或者膜层原子与工件之间的结合力大于膜层原子之间的内聚力时，形成层状结构。在离子镀技术中，大多数情况涉及岛状核的形成。
2.增长
在形成薄膜的核心之后，它继续捕获入射原子并生长。每个岛状原子簇生长并相互结合以形成较大的半球，逐渐形成分布在整个工件表面的半球形岛状膜层。
当薄膜层的原子能量高时，它可以在表面上充分扩散，而当随后的原子簇较小时，它们可以形成光滑连续的薄膜。如果原子在表面上的扩散能力较弱，并且沉积的原子簇的尺寸较大，则它们以大半岛核的形式存在。岛形芯的顶部在凹入部分上具有强烈的阴影效果，从而产生阴影效果。表面的突出部分更有利于捕获随后沉积的原子并优先生长，增加表面凹凸度以形成足够大的圆锥形或柱状晶体。锥形晶体之间穿透空隙的形成增加了表面粗糙度值。在高真空下可以获得细小致密的组织，随着真空度的降低，膜层结构变得越来越厚。
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