大物實(shí)驗(yàn)報(bào)告-低真空的獲得測(cè)量與用直流濺射法制備金屬薄膜

1、低真空的獲得測(cè)量與用直流濺實(shí)驗(yàn)報(bào)告射法制備金屬薄膜一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）學(xué)習(xí)真空基本知識(shí)和真空的獲得與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)。2）學(xué)習(xí)用直流濺射法制備薄膜的原理和方法。3）實(shí)際操作套真空鍍膜裝置，使用真空泵和真空測(cè)量裝置，研究該真空系統(tǒng)的抽氣特 性。4）用直流濺射法制備系列不同厚度的金屬薄膜，為實(shí)驗(yàn)研究金屬薄膜厚度對(duì)其電用率 影響制備樣品。實(shí)驗(yàn)儀器SBC-12小型直流濺射儀（配有銀靶）、機(jī)械泵、氬氣瓶、超聲波清洗器、玻璃襯底（長(zhǎng)20mm、 寬 15mmM 1mm）等。二、實(shí)驗(yàn)原理（要求與提示：限400字以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)原理圖須用手繪后貼圖的方式） 實(shí)驗(yàn)原理“濺射”是指具有足夠高能量的粒子（荷能

2、粒子）轟擊固體（稱為靶材）表面，使固體表面 的原子（或分子）從表面射出的現(xiàn)象。這此從固體表面射出的粒子大多呈原子狀態(tài)，通常稱為 被濺射原子。常用的轟擊靶材的荷能粒子為惰性氣體離子（如氬離子）和其快速中性粒子，它 們又被稱為濺射粒子。濺射粒子轟擊靶材，使靶材表面的原子離開靶材表面成為被濺射原子， 這些被濺射出來的原子帶有定的動(dòng)能，會(huì)沿著一定的方向射向襯底，沉積到襯底上就形成了 薄膜，所以這種制備薄膜的方法被稱為濺射法。濺射法又可以細(xì)分為直流濺射法、磁控濺射 法、射頻濺射法和反應(yīng)濺射法。金屬銀具有較強(qiáng)的化學(xué)惰性，在空氣中不氧化。采用銀靶，可以在較低真空度下進(jìn)行直 流濺射而獲得銀金屬薄膜，只需用機(jī)械

3、真空泵提供12Pa的真空度即可，這樣真空系統(tǒng)就 大大簡(jiǎn)化了。本實(shí)驗(yàn)采用SBC-12小型直流濺射儀。整個(gè)系統(tǒng)由真空系統(tǒng)和直流濺射鍍膜系 統(tǒng)組成。真空系統(tǒng)由一個(gè)直聯(lián)旋片機(jī)械真空泵（2L/s）和一個(gè)帶石英觀察窗的金屬圓筒真空室 組成，金屬圓筒與基座和頂蓋間用橡膠圈密封。系統(tǒng)真空度由皮拉尼真空規(guī)和真空度顯示儀 表給出。濺射電壓為2480V。鍍膜時(shí)間用定時(shí)器控制，范圍為10110s。三、實(shí)驗(yàn)步驟（要求與提示：限400字以內(nèi)實(shí)驗(yàn)步驟1）銀靶裝在鍍膜室頂蓋上。把銀靶到工作臺(tái)的距離調(diào)至40mm。將氬氣瓶閥門打開。2）將玻璃襯底放人盛有無水乙醇的燒杯中，再將燒杯放人超聲波清洗器中清洗 3 5min。取出玻璃襯底

4、，用吹風(fēng)機(jī)徹底供千玻璃襯底，然后放在鍍膜室工作臺(tái)中心位置，蓋 上鍍膜室頂蓋。3）打開“電源”開關(guān)，機(jī)械泵開始對(duì)鍍膜室抽真空，從真空表上觀測(cè)鍍膜室的真空度。 當(dāng)真空度上升至20Pa時(shí)，濺射單元的“準(zhǔn)備”燈亮，當(dāng)真空度到達(dá)極限真空時(shí)，打開氬氣 充氣閥“針閥”，向鍍膜室中充人氬氣，使鍍膜室的氣壓較充氣前增加12Pa。4）設(shè)定好“定時(shí)器”的時(shí)間。5）按下“試驗(yàn)”按鈕，觀察濺射電流大小，通過調(diào)節(jié)“針閥”使“濺射電流表”中顯 示的電流為5mA，立即松開“試驗(yàn)”按鈕；然后，按下“啟動(dòng)”按鈕，銀薄膜沉積開始。 這時(shí)，可以看見鍍膜室內(nèi)發(fā)出藍(lán)色的輝光。6）繼續(xù)重復(fù)5）中所述內(nèi)容，直到達(dá)到所需要的沉積時(shí)間，最終完成

5、薄膜的制備。7）等待幾分鐘，然后關(guān)閉氬氣控制閥“針閥”關(guān)上“電源”開關(guān)，開啟鍍膜室頂蓋上 的“放氣閥”，給鍍膜室放人空氣。鍍膜室回到大氣壓下后，打開鍍膜室上蓋，取出薄膜樣 品。8）通過上述2） 7）的操作，分別制備出沉積時(shí)間為4min、8min的銀薄膜樣品，并將樣 品制備條件記錄到表中。四、數(shù)據(jù)處理（要求與提示：對(duì)于必要的數(shù)據(jù)處理過程要貼手算照片）銀靶到工作臺(tái)的距離：40mm預(yù)真空：4Pa樣品標(biāo)號(hào)12沉積時(shí)間/min48氬氣壓強(qiáng)/Pa55濺射電流/mA55薄膜外觀較薄較厚薄膜外觀如下圖五、分析討論（提示：分析討論不少于400字）1）觀察沉積時(shí)間分別為4min和8min的鍍膜可知，沉積時(shí)間為8min的鍍膜比沉積時(shí) 間為4min的鍍膜厚。2）實(shí)驗(yàn)所用鍍膜系統(tǒng)的抽氣是為了使真空室的壓強(qiáng)維持在一個(gè)穩(wěn)定的值，從而使鍍膜 更加穩(wěn)定，所鍍的銀膜會(huì)更加平整的鋪在玻璃片上。3）本實(shí)驗(yàn)所用濺射鍍膜系統(tǒng)的極限真空是3Pa。4）之所以不同厚度的銀膜有不同的顏色，是因?yàn)楣庠诒∧け砻姘l(fā)生了薄膜干涉，膜的 厚度不同時(shí)，光程差就不同，所以干涉后有一部分光被抵消減弱。5）自然