很容易理解,在鍍膜技術(shù)中,一般涉及兩種材料:待蒸發(fā)材料,也即鍍膜材料、膜料、蒸發(fā)源材料;需鍍膜的工件材料,即基板。

依據(jù)材料的蒸發(fā)特性,可將材料分為易升華材料、難升華材料和液態(tài)蒸發(fā)材料。真空蒸鍍是先將工件放入真空室,并用一定的方法加熱,然后使鍍膜材料(膜料)蒸發(fā)或升華至工件表面凝聚成膜。膜料加熱溫度是根據(jù)膜料的熔點(diǎn)和飽和蒸汽壓等參數(shù)來(lái)確定。蒸發(fā)鍍膜裝置中,關(guān)鍵的部分是蒸發(fā)源,它不僅起到提供熱量使膜料氣化蒸發(fā)的作用,而且還要起到支撐待蒸發(fā)材料作用,即作為容器。目前,蒸發(fā)源主要有電阻加熱、電子束加熱、高頻感應(yīng)加熱、電弧加熱和激光加熱五大類(lèi)。電阻式蒸發(fā)方式是應(yīng)用泛、歷史最久遠(yuǎn)的一種加熱方式。如圖1所示,電阻加熱蒸發(fā)用到第三種材料:一般是采用制成片狀、絲狀、箔片、筐、碗等形狀的高熔點(diǎn)低平衡蒸汽壓的金屬材料(如鎢、鉬、鉭等)作為加熱支撐材料(圖示中的蒸發(fā)舟),待蒸發(fā)材料直接加熱從而蒸發(fā)。我們生活的鏡面反射鋁膜就是用電阻加熱蒸發(fā)技術(shù)制備的。

根據(jù)以上對(duì)電阻加熱蒸發(fā)的描述,我們可知其蒸發(fā)溫度有限(一般工作溫度在1500~1900 ℃),難以滿足蒸鍍難溶金屬和氧化物材料的需要;而且在高溫下支撐材料與蒸發(fā)物之間有可能會(huì)發(fā)生反應(yīng),故而難以制備高純度的薄膜。為了克服以上問(wèn)題,電子束蒸發(fā)方式發(fā)展起來(lái),如圖2所示。

電子束蒸發(fā)是將蒸發(fā)材料放入冷水坩堝中,電子束在磁場(chǎng)作用下聚焦到蒸發(fā)源材料表面,實(shí)現(xiàn)對(duì)源材料的轟擊,將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為源材料的熱能,從而使蒸發(fā)材料熔融汽化并凝結(jié)在基板成膜。根據(jù)電子發(fā)射機(jī)制不同,電子槍可分為熱陰極型(由難熔金屬制成的燈絲發(fā)射熱電子)和空心陰極型(由惰性氣體電離形成的等離子體引出電子)兩大類(lèi)。電弧加熱蒸發(fā)是通過(guò)兩種導(dǎo)電材料制成的電極之間形成電弧,產(chǎn)生足夠高的溫度使電極材料蒸發(fā)沉積成薄膜。這種方式與電子束加熱方式十分相似,但使用設(shè)備遠(yuǎn)比電子束加熱裝置簡(jiǎn)單,如圖3所示,因?yàn)槌杀据^低,可沉積高熔點(diǎn)難熔金屬及其化合物薄膜、碳材料薄膜。

高頻感應(yīng)加熱蒸發(fā)是將裝有蒸發(fā)鍍料的坩堝放在高頻螺旋線圈的,蒸發(fā)材料在高頻電磁場(chǎng)的感應(yīng)下,產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流損失和磁滯損失,致使蒸發(fā)鍍料升溫直至氣化蒸發(fā)。蒸發(fā)源一般由水冷高頻線圈和石墨或陶瓷(氧化鎂、氧化鋁等)坩堝組成。激光蒸發(fā)沉積是利用高功率的激光束作為能源進(jìn)行薄膜的沉積,是高溫超導(dǎo)薄膜、高溫超導(dǎo)電子器件及鐵電薄膜的制備的一項(xiàng)重要工藝。由于蒸發(fā)鍍膜設(shè)備簡(jiǎn)單,膜的沉積速率較高,工藝易于控制,因而蒸發(fā)鍍膜應(yīng)用十分廣泛。真空蒸發(fā)鍍膜應(yīng)用領(lǐng)域涉及到我們的衣食住行。其中蒸發(fā)鍍鋁膜應(yīng)用最普及,我們平常生活中所見(jiàn)的玩具、燈飾、工藝品等塑料器件可蒸發(fā)鍍鋁變色美化。食品、香煙等包裝用的都是蒸發(fā)鍍鋁的包裝膜??椢锷险舭l(fā)鍍鋁,可用于發(fā)射熱的消防服。汽車(chē)后視鏡、反光鏡、汽車(chē)燈具反光鏡已成為大的蒸發(fā)鍍膜產(chǎn)業(yè)。
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