1、精選優質文檔-傾情為你奉上 低真空的獲得，測量與用直流 實驗報告 濺射法制備金屬薄膜 學院 材料 班級 材料 1510 學號 姓名 張問 一、實驗目的與實驗儀器實驗目的： 1)學習真空基本知識和真空的獲得與測量技術基礎知識。 2)學習用直流濺射法制備薄膜的原理與方法。 3)實際操作一套真空鍍膜裝置，使用真空泵和真空測量裝置，研究該真空系統的抽氣特性。 4)用直流濺射法制備一系列不同厚度的金屬薄膜，為實驗研究金屬薄膜厚度對其電阻率影響制備樣品。實驗儀器： SBC-12 小型直流濺射儀（配有銀靶），機械泵，氬氣瓶、超聲波清洗器、玻璃襯底二、實驗原理 （要求與提示：限 400 字以內，實驗原理圖須用

2、手繪后貼圖的方式） 1.真空基本知識： 該實驗首先需制造一個真空條件，在中真空狀態，機械泵抽真空 2.用直流濺射法制備薄膜 濺射就是指荷能粒子轟擊表面，使得固體表面原子從表面射出的現象，這些從固體表面 射出的粒子大多呈原子狀態，通常稱為被濺射原子。濺射粒子轟擊靶材，使得表面成為被濺射原子，被濺射原子沉積到襯底上就形成了薄膜。所以這種方法稱為濺射法，干燥氣體在正常狀態下是不導電的，若在氣體中安置兩個電極并加上電壓，少量初始帶電粒子與氣體院子相互碰撞，使束縛電子脫離氣體原子成為電子，這時有電流通過氣體，這個現象稱為氣體放電。 本實驗所使用的是直流濺射法，利用了直流電壓產生的輝光放電，如圖所示，在對

3、系統抽真空后，充入適當壓力的惰性氣體，作為氣體放電的載體，在正負極高壓下，氣體分子被大量電離，并伴隨發出輝光。由放電形成的氣體正離子被朝著陰極方向加速，正離子和快速中性粒子獲得能量到達靶材，在這些粒子的轟擊下，被濺射出來的靶材原子冷凝在陽極上，從而形成了薄膜。 三、實驗步驟（要求與提示：限 400 字以內） （1） 把銀靶裝在鍍膜室頂蓋上，并使其到工作臺的距離為40mm。 （2） 把玻璃襯底放入盛有無水乙醇的燒杯中，用超聲波清洗機清洗3分鐘，用吹風機烘干玻璃襯底，烘干后放在鍍膜室的工作臺上；蓋上鍍膜室上蓋。 （3） 打開“電源”開關，機械泵對鍍膜室抽真空，觀測鍍膜室的真空度，小于4Pa時打開氬

4、氣控制閥門的針閥，緩慢向鍍膜室充入氬氣，當壓力表上顯示壓力呈動態平衡時，試觸檢查直流濺射表上電流大小為5mA。 （4） 設定好“定時器”時間60s。 （5） 按下啟動按鈕，銀靶被加上1000V的濺射電壓，銀薄膜沉積開始。可以看見鍍膜室等離子輝光放電現象。 （6） 當“定時器”所設定的沉積時間達到之后，濺射電壓變為0，濺射自動停止,濺射電流表顯示電流為零，完成了薄膜制備過程中一次濺射沉積。待冷卻60S后重復以上步驟。 （7)重復8次，制備沉積時間為8min的銀薄膜樣品。 （8）關閉針閥，關上電源，打開放氣閥，鍍膜室達大氣壓后，取出樣品。 四、數據處理 （要求與提示：對于必要的數據處理過程要貼手算

5、照片）此次實驗制備了沉積時間為8分鐘的銀膜。 膜厚計算經驗公式：d=kVIt(氬氣，銀的 k=0.37);可以計算得到薄膜厚度為： d=0.37x1000x0.005x60x8=88.8nm 故膜厚88.8nm五、分析討論（提示：分析討論不少于 400 字） 討論：通過觀察4min與8min的銀膜，發現其顏色不一樣，這里可以用光的干涉來解釋。入射的光在薄膜的上表面和下表面發生反射，反射的兩束光會發生干涉。當兩束光的光程差為入射光的波長的一半的偶數倍，則干涉后的光增強，就是所看到的顏色；如果光程差為入射光的波長的一半的奇數倍，則干涉后的光相互抵消減弱，這部分光就看不到了。而光程差與薄膜的厚度有關

6、。所以不同厚度的薄膜看上去顏色應該是不一樣的。同理，如果一張薄膜各處的顏色是不一樣，也就是說銀膜在各處的厚度可能不一樣。 通過計算，以h表示銀膜的厚度， 要使反射光干涉相消則有2nh=(2k-1)/2,k=1,2,3 因而介質膜的最小厚度為（k=1）h=/4n此時的透射光加強 要使反射光干涉相長則有2nh=k,k=1,2,3 因而介質膜的最小厚度為（k=1）h=/2n此時的反射光加強 假如反射光為紫光，=400nm干涉相消時h1=100/n(n>1)干涉相長時h2=200/n可以同過此公式來計算反射光的顏色解釋為何銀薄膜有不同的顏色。 本實驗中鍍膜用系統的極限真空度約為4Pa，在鍍膜過程前要特別注意用吹風機吹干薄膜的方法，薄膜上不能有液體，以免銀原子被氧化，同時污漬要朝向一個方向吹，以免制備的銀薄膜上有污痕。 誤差分析：a實驗過程中,應嚴格控制保溫時間，以免因保溫時間過短而使薄膜損壞。b 實驗設備的真空度對后續的輝光放電有很大影響，倘若設備真空度被破壞，那么激射無法完成，同時也要保證實驗剛開始時設備的真空度要極好。C 通入氬氣后，使真空度保持在一個動態平衡的范圍內，而在實驗過程中發現，鍍膜室的真空度會逐漸變高，濺射電流也逐漸變大，此時應注意微調氬氣控制閥