真空蒸發鍍膜的蒸發源的種類及工作方式

2013-03-26 張以忱東北大學

　　蒸發源是用來加熱膜材使之汽化蒸發的裝置。目前所用的蒸發源主要有電阻加熱、電子束加熱、感應加熱、電弧加熱和激光加熱等多種形式。

　　電阻加熱式蒸發源：電阻式蒸發源簡單、經濟、可靠，可以做成不同的容量、形狀并具有不同的電特性。

　　電子槍加熱蒸發源：有時很多材料不能用電阻加熱的形式蒸發，例如常用于可見光和近紅外光學器件鍍膜的絕緣材料。在這種情況下，必須采用電子束加熱方式。電子束加熱所用的電子槍有多種類型可供選擇。多坩堝電子槍可采用一個源對多種材料進行蒸發，這種槍在鍍制多層膜且膜層較薄的工藝中應用效果很好。當需要每種鍍膜材料用量較大，或每個源都需要占用不同的位置時，可以選用單坩堝電子槍。電子槍所用電源的大小更多地取決于蒸發材料的導熱性，而不是其蒸發溫度。電源功率一般在4-10KW之間，對于大多數的絕緣材料，4KW就足夠了，而如果想達到很高的沉積速率，或在一個很大的真空室內對導熱材料進行蒸發時，則需要 10KW以上的更大功率的電源

　　電子束加熱原理：電子束加熱蒸發源是利用熱陰極發射電子在電場作用下成為高能量密度的電子束直接轟擊至鍍料上。電子束的動能轉化為熱能，使鍍料加熱汽化，完成蒸發鍍膜。

　　感應加熱式蒸發源：利用高頻電磁場感應加熱膜材使其汽化蒸發的裝置稱為感應加熱式蒸發源

　　感應加熱式蒸發源具有如下特點：

　　1)蒸發速率大。在卷繞蒸鍍膜中，當沉積鋁膜厚度為40nm時，卷繞速度可達270m/min,比電阻加熱式蒸發源高10倍左右。

　　2)蒸發源溫度均勻穩定，不易產生液滴飛濺現象。可避免液滴沉積在薄膜上產生針孔缺陷，提高膜層質量。

　　3)蒸發源一次裝料，無需送絲機構，溫度控制比較容易，操作簡單。

　　4)對膜材純度要求略寬此，如一般真空感應加熱式蒸發源用99.9%純度的鋁即可，而電阻加熱式蒸發源要求鋁的純度為99.39%，因此膜材的生產成本也可降低。

　　5)坩堝溫度較低，坩堝材料對膜導污染較少。

　　激光加熱式蒸發源：激光束加熱蒸發的原理是利用激光源發射的光子束的光能作為加熱膜材的熱源，使膜材吸熱汽化蒸發，激光加熱蒸發技術是真空蒸發鍍膜工藝中的一項新技術。

　　電弧加熱蒸發源：電弧加熱蒸發源是在高真空下通過兩導電材料制成的電極之間產生電弧放電，利用電弧高溫使電極材料蒸發。

　　電弧源的形式有交流電弧放電、直流電弧放電和電子轟擊電弧放電等形式。

　　電弧加熱蒸發的優點是既可避免電阻加熱法中存在的加熱絲、坩堝與蒸發物質發生反應和污染問題，還可以蒸發高熔點的難熔材料。