蒸發源加熱有幾種方法

更新時間：2025-07-18

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蒸發源加熱主要有2種：電阻加熱法、電子束加熱法。

電阻加熱法要求：蒸發源材料要選擇熔點高，即使在高溫下也不熔化的低蒸汽壓物質。可用W、Ta或Mo做成網狀或直板形狀，把蒸發源物質放在其上進行加熱。蒸發材料的蒸汽壓要比蒸發物質的蒸汽壓高得多，而且更不希望其與蒸發源形成合金，降低蒸發源的熔點。如，Fe，Al，Ge和Ni是容易生成合金的代表性材料。Au不易生成合金，只是容易和Ta生成合金。此外，也可選擇間接加熱法，即將蒸發源物質放入一個帶有小孔的耐熱性容器內，從外面對容器加熱使其蒸發。若容器的溫度均勻，則可實現蒸發時的熱平衡狀態，這時分子流強度由溫度決定，稱為克努曾型蒸發源。與此對應的像加熱電阻絲那樣的非平衡狀態下的蒸發稱為狼繆爾型蒸發源。

電子束加熱法：可實現局部高溫加熱，易蒸發出高純度的薄膜。也可用磁場對電子束進行聚焦并使其偏轉后集中射到耙子上。

特殊的蒸發：

對薄膜電阻器或磁性薄膜器件來說，經常使用合金或化合物的材料制作，而如果用一般的蒸發方法，則其得到的薄膜中的化學計量比與原材料有所不同。

合金的蒸發：可用烏拉耳定律類推：Pa+n=[Pa/(Na+Nb)]Pa 其中Pa為溶劑a的蒸汽壓，Na和Nb分別為溶劑a和溶質b的摩爾數，溶液的蒸汽壓可由此公式推出。另外，若將合金看成溶液，含量較多的視為溶劑，可定性地估算合金的蒸汽壓。

用一般的方法使合金蒸發，得到的薄膜的狀態如何呢？對鐵鎳合金（2：1）的實驗（用X線分析法分析每秒鐘在每平方厘米上所沉積的薄膜的鐵鎳含量）表明：開始時是富鐵狀態，后在薄膜的表面變成富鎳。

為得到與蒸發源同等成分比的薄膜，出現了2種新的蒸發方法：1）瞬時蒸發法 2）雙源蒸發法

瞬時蒸發法：將蒸發材料做成細粒，一點一點落到蒸發源上，并在瞬間將細粒蒸發掉。適用于三元或四元合金，但蒸發速度較難控制。

無機化合物的蒸發：如蒸發SiO細粒制作SiO薄膜，得到的薄膜Si的含量過剩。

用一般方法蒸發制得的薄膜與原材料較接近的無機化合物有：MgO、BeO、Al2O3、CoO2、MgF2和ZnS等。對于NiO、SiO和TiO2，其薄膜中O的含量明顯不足；CdS則是Cd過剩。

所以為制得化合物薄膜，用研究出了反應蒸發法、三溫度法和電子束蒸發法。

反應蒸發法：將活性氣體導入真空室，使活性氣體的分子、原子和蒸發源逸出來的蒸發原子、分子在基片上反應以得到需要的化合物薄膜。如SiO，就是鼓入10^-2~10^-5Torr左右壓強的干燥O²。若控制好蒸發速度和基片的溫度，可得到接近SiO²成分比的薄膜。還有AlN是NH3；TiC是C2H4。

三溫度法：即是雙源蒸發法，經常用于制作GaAs薄膜。

濺射法：把離子加速，然后去轟擊固體表面，加速的離子與固體表面的原子碰撞，進行動量交換后將原子從固體表面濺出，濺出的原子在基片上淀積成膜。Sputtering。濺射時，多半是讓被加速了的正離子去轟擊蒸發源陰極，再從陰極濺出原子，所以也稱為陰極濺射法。