一、蒸發(fā)鍍

1．定義

通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面，稱為蒸發(fā)鍍膜。

蒸發(fā)鍍膜設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1。 

2．原理

蒸發(fā)物質(zhì)如金屬、化合物等置于坩堝內(nèi)或掛在熱絲上作為蒸發(fā)源，待鍍工件，如金屬、陶瓷、塑料等基片置于坩堝前方。待系統(tǒng)抽至高真空后，加熱坩堝使其中的物質(zhì)蒸發(fā)。蒸發(fā)物質(zhì)的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。

薄膜厚度可由數(shù)百埃至數(shù)微米。膜厚決定于蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率和時(shí)（或決定于裝料量），并與源和基片的距離有關(guān)。對(duì)于大面積鍍膜，常采用旋轉(zhuǎn)基片或多蒸發(fā)源的方式以保證膜層厚度的均勻性。從蒸發(fā)源到基片的距離應(yīng)小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程，以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學(xué)作用。蒸氣分子平均動(dòng)能約為0.1～0.2電子伏。 

3.類型

蒸發(fā)源有三種類型：

①電阻加熱源：用難熔金屬如鎢、鉭制成舟箔或絲狀,通以電流,加熱在它上方的或置于坩堝中的蒸發(fā)物質(zhì) 。電阻加熱源主要用于蒸發(fā)Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。

②高頻感應(yīng)加熱源：用高頻感應(yīng)電流加熱坩堝和蒸發(fā)物質(zhì)。

③電子束加熱源：用電子束轟擊材料使其蒸發(fā)。適用于蒸發(fā)溫度較高（不低于2000℃）的材料。 

4.特點(diǎn)　

能在金屬、半導(dǎo)體、絕緣體甚至塑料、紙張、織物表面上沉積金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、不同成分比的合金、化合物及部分有基聚合物等的薄膜，其適用范圍之廣是其它方法無法與之比擬的?？梢圆煌某练e速率、不同的基板溫度和不同的蒸氣分子入射角蒸鍍成膜，因而可得到不同顯微結(jié)構(gòu)和結(jié)晶形態(tài)（單晶、多晶或非晶等）的薄膜；薄膜的純度很高；易于在線檢測(cè)和控制薄膜的厚度與成分；厚度控制精度較高可達(dá)單分子層量級(jí)。

二濺射鍍

1．定義

用高能粒子轟擊固體表面時(shí)能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面，沉積在基片上。常用的二極濺射設(shè)備如圖[ 二 極濺射示意圖]。

2．原理

 通常將欲沉積的材料制成板材──靶,固定在陰極上?；糜谡龑?duì)靶面的陽極上,距靶幾厘米。系統(tǒng)抽至高真空后充入 10～1帕的氣體（通常為氬氣），在陰極和陽極間加幾千伏電壓，兩極間即產(chǎn)生輝光放電。放電產(chǎn)生的正離子在電場(chǎng)作用下飛向陰極，與靶表面原子碰撞，受碰撞從靶面逸出的靶原子稱為濺射原子,其能量在1至幾十電子伏范圍。濺射原子在基片表面沉積成膜。

3.分類

①反應(yīng)濺射法：即將反應(yīng)氣體 (O、N、HS、CH等)加入Ar氣中,反應(yīng)氣體及其離子與靶原子或?yàn)R射原子發(fā)生反應(yīng)生成化合物（如氧化物、氮化物等）而沉積在基片上，適用濺射化合物膜。

②高頻濺射法?；b在接地的電極上，絕緣靶裝在對(duì)面的電極上。高頻電源一端接地，一端通過匹配網(wǎng)絡(luò)和隔直流電容接到裝有絕緣靶的電極上。接通高頻電源后，高頻電壓不斷改變極性。等離子體中的電子和正離子在電壓的正半周和負(fù)半周分別打到絕緣靶上沉積。由于電子遷移率高于正離子，絕緣靶表面帶負(fù)電，在達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，靶處于負(fù)的偏置電位，從而使正離子對(duì)靶的濺射持續(xù)進(jìn)行，適用濺射絕緣膜。 

4.特點(diǎn)：

    濺射鍍膜不受膜材熔點(diǎn)的限制,可濺射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等難熔物質(zhì)。濺鍍具有電鍍層與基材的結(jié)合力強(qiáng)，電鍍層致密，均勻等優(yōu)點(diǎn)。濺射粒子幾不受重力影響，靶材與基板位置可自由安排,薄膜形成初期成核密度高，可生產(chǎn)10nm以下的極薄連續(xù)膜,靶材的壽命長，可長時(shí)間自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)。靶材可制作成各種形狀，配合機(jī)臺(tái)的特殊設(shè)計(jì)做更好的控制及較有效率的生產(chǎn) 濺鍍利用高壓電場(chǎng)做發(fā)生等離子鍍膜物質(zhì)，使用幾乎所有高熔點(diǎn)金屬，合金和金屬氧化物，如：鉻，鉬，鎢，鈦，銀，金等．但加工成本相對(duì)較高．

三離子鍍

1.定義

    蒸發(fā)物質(zhì)的分子被電子碰撞電離后以離子沉積在固體表面，稱為離子鍍。

    離子鍍是真空蒸發(fā)與陰極濺射技術(shù)的結(jié)合。

一種離子鍍系統(tǒng)如圖4[離子鍍系統(tǒng)示意圖]

2.原理

    蒸發(fā)源接陽極，工件接陰極，當(dāng)通以三至五千伏高壓直流電以后，蒸發(fā)源與工件之間產(chǎn)生輝光放電。由于真空罩內(nèi)充有惰性氬氣，在放電電場(chǎng)作用下部分氬氣被電離，從而在陰極工件周圍形成一等離子暗區(qū)。帶正電荷的氬離子受陰極負(fù)高壓的吸引，猛烈地轟擊工件表面，致使工件表層粒子和臟物被轟濺拋出，從而使工件待鍍表面得到了充分的離子轟擊清洗。隨后，接通蒸發(fā)源交流電源，蒸發(fā)料粒子熔化蒸發(fā)，進(jìn)入輝光放電區(qū)并被電離。帶正電荷的蒸發(fā)料離子，在陰極吸引下，隨同氬離子一同沖向工件，當(dāng)拋鍍于工件表面上的蒸發(fā)料離子超過濺失離子的數(shù)量時(shí)，則逐漸堆積形成一層牢固粘附于工件表面的鍍層。

3.分類

①磁控濺射離子鍍

②反應(yīng)離子鍍

③空心陰極放電離子鍍

④多弧離子鍍。

4.特點(diǎn)

    鍍層附著性能好，對(duì)離子鍍后的試件作拉伸試驗(yàn)表明，一直拉到快要斷裂時(shí)，鍍層仍隨基體金屬一起塑性延伸，無起皮或剝落現(xiàn)象發(fā)生；繞鍍能力強(qiáng)，因此這種方法非常適合于鍍復(fù)零件上的內(nèi)孔、凹槽和窄縫，等其他方法難鍍的部位；鍍層質(zhì)量好，離子鍍的鍍層組織致密、無針孔、無氣泡、厚度均勻；清洗過程簡化。