影響真空蒸發鍍膜膜厚的因素分析

陳 超

（北京濱松光子技術股份有限公司，廊坊 065000）

真空蒸發鍍膜已經具有幾十年的使用歷史，其在制造等行業的應用范圍十分廣泛，對真空蒸發鍍膜膜厚的影響因素進行分析，對于鍍膜質量具有重要的意義。真空蒸發鍍膜是利用真空條件，在真空室當中通過加熱蒸發容器，對形成薄膜的原材料進行加熱，使原材料分子或是原子從表面逸出，形成蒸汽流，并入射到基片的表面，凝結成為固態薄膜，達到薄膜制造的目的。在這一過程當中，很多因素會對薄膜厚度產生影響，進而影響鍍膜的質量，研究分析影響因素及其影響規律對薄膜具有重要的意義。

1 真空蒸發鍍膜膜厚的理論分析

簡單說來，要實現真空蒸鍍，必須有“熱”的蒸發源、“冷”的基片、周圍的真空環境。為了明確真空蒸發鍍膜影響因素以及規律，需要對真空蒸發的條件進行一定程度的假設：其一，蒸發中的分子或是原子未與殘余的氣體分子發生任何碰撞；其二，位于蒸發源附近范圍的蒸發分子或是原子之間未發生任何碰撞；其三，真空蒸發并入射到基片表面的原子不會再次發生蒸發現象。以上條件假設，是保證真空蒸發鍍膜中任一分子或是原子，從蒸發過程到入射到基片表面均未發生碰撞，并且入射到基片表面后全部凝結成為固態薄膜[1]。這種假設條件與實際真空蒸發鍍膜過程存在一定的差異性，但當蒸發環境的壓強處于10-3帕以及更低范圍時，這一假設是能夠與實際情況相符合的。蒸發源的理想狀態是極小的點狀蒸發源，其大小與蒸發源到基片的距離相比是極小的，基本可以忽略不計，同時在蒸發過程中蒸發源不同方向的物理性質是相同的[2]。

2 實驗分析不同因素對真空蒸發鍍膜膜厚的影響

實驗中我們采用熔點較高的鎢絲圈作為蒸發原材料；基片使用的是表面平整的醫用載玻片；鍍膜原材料使用純銻塊。

2.1 鍍膜原材料密度的影響

在實驗環境中將鍍膜原材料質量設定在20mg，基片中心到蒸發源的距離設定為10cm，其他實驗條件不變的前提下，分別使用密度不同的鋁、銻、錳、銀作為鍍膜原材料，在此基礎上通過真空蒸發鍍膜制取厚度不同的薄膜，使用X熒光分析儀對薄膜的厚度進行測量。相對應地制取的薄膜厚度分別為59.3nm、24.1nm、23.2nm、15.2nm。通過分析可以發現，在同等實驗條件下，隨著鍍膜原材料密度的增加，膜層厚度呈下降趨勢。

2.2 基片到蒸發源距離的影響

在實驗中，保證鍍膜原材料質量以及基片表面相對于蒸發源角度不變，消除基片表面對蒸發源角度因素的影響，保證實驗的準確性與嚴謹性，實驗中設定的鍍料原材料質量為100mg。上述實驗條件下，分別將基片中心到蒸發源的距離設定在5cm、7cm、10cm，在此基礎上進行真空蒸發鍍膜，獲得的鍍膜厚度分別為252.7nm、236.3nm、202.5nm。通過分析可以發現，在鍍膜原材料質量不變的條件下，真空蒸發鍍膜膜層的厚度隨著基片中心到蒸發源距離的增加而逐漸降低，即距離越大，膜層的厚度越薄[3]。

2.3 鍍膜原材料質量的影響

在真空蒸發鍍膜開始之前將基片中心點到蒸發源的距離設定在10cm，分別將鍍膜原材料銻塊的質量設定在40mg、60mg、80mg、100mg、120mg、150mg、200mg、400mg幾 個 數 值上，通過真空蒸發鍍膜相對應地制取的薄膜厚度分別為81.2nm、128.6nm、172.1nm、202.5nm、241.3nm、312.6nm、423.1nm、925.7nm。通過分析可以發現，在基片與蒸發源距離保持不變的實驗條件下，隨著鍍膜原材料質量的增加，膜層厚度呈直線上升的趨勢，原材料質量越大膜層的厚度越厚[4]。

3 結束語

通過實驗分析能夠發現，在其他實驗條件不變的前提下，隨著鍍膜原材料密度的增加，膜層厚度呈下降趨勢，即原材料密度越大，真空蒸發鍍膜膜層厚度越薄；真空蒸發鍍膜膜層的厚度隨著基片中心到蒸發源距離的增加而逐漸降低，即距離越大，膜層的厚度越薄；鍍膜原材料質量增加，膜層厚度呈直線上升的趨勢，原材料質量越大膜層的厚度越厚。