真空蒸發(fā)鍍膜的蒸發(fā)源的種類及工作方式

2013-03-26 張以忱東北大學(xué)

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

　　電阻加熱式蒸發(fā)源：電阻式蒸發(fā)源簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、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(fā)源：有時(shí)很多材料不能用電阻加熱的形式蒸發(fā)，例如常用于可見光和近紅外光學(xué)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(gè)源對(duì)多種材料進(jìn)行蒸發(fā)，這種槍在鍍制多層膜且膜層較薄的工藝中應(yīng)用效果很好。當(dāng)需要每種鍍膜材料用量較大，或每個(gè)源都需要占用不同的位置時(shí)，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(fā)材料的導(dǎo)熱性，而不是其蒸發(fā)溫度。電源功率一般在4-10KW之間，對(duì)于大多數(shù)的絕緣材料，4KW就足夠了，而如果想達(dá)到很高的沉積速率，或在一個(gè)很大的真空室內(nèi)對(duì)導(dǎo)熱材料進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)，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(fā)源是利用熱陰極發(fā)射電子在電場(chǎng)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(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使鍍料加熱汽化，完成蒸發(fā)鍍膜。

　　感應(yīng)加熱式蒸發(fā)源：利用高頻電磁場(chǎng)感應(yīng)加熱膜材使其汽化蒸發(fā)的裝置稱為感應(yīng)加熱式蒸發(fā)源

　　感應(yīng)加熱式蒸發(fā)源具有如下特點(diǎn)：

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

　　2)蒸發(fā)源溫度均勻穩(wěn)定，不易產(chǎn)生液滴飛濺現(xiàn)象。可避免液滴沉積在薄膜上產(chǎn)生針孔缺陷，提高膜層質(zhì)量。

　　3)蒸發(fā)源一次裝料，無(wú)需送絲機(jī)構(gòu)，溫度控制比較容易，操作簡(jiǎn)單。

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

　　5)坩堝溫度較低，坩堝材料對(duì)膜導(dǎo)污染較少。

　　激光加熱式蒸發(fā)源：激光束加熱蒸發(fā)的原理是利用激光源發(fā)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(fā)，激光加熱蒸發(fā)技術(shù)是真空蒸發(fā)鍍膜工藝中的一項(xiàng)新技術(shù)。

　　電弧加熱蒸發(fā)源：電弧加熱蒸發(fā)源是在高真空下通過(guò)兩導(dǎo)電材料制成的電極之間產(chǎn)生電弧放電，利用電弧高溫使電極材料蒸發(fā)。

　　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(fā)的優(yōu)點(diǎn)是既可避免電阻加熱法中存在的加熱絲、坩堝與蒸發(fā)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)和污染問(wèn)題，還可以蒸發(fā)高熔點(diǎn)的難熔材料。