[科普中國]-電子束蒸鍍

電子束蒸鍍（Electron Beam Evaporation）是物理氣相沉積的一種。與傳統(tǒng)蒸鍍方式不同，電子束蒸鍍利用電磁場的配合可以精準地實現(xiàn)利用高能電子轟擊坩堝內(nèi)靶材，使之融化進而沉積在基片上。電子束蒸鍍可以鍍出高純度高精度的薄膜。

蒸鍍原理電子束蒸鍍是利用加速電子轟擊鍍膜材料，電子的動能轉(zhuǎn)換成熱能使鍍膜材料加熱蒸發(fā)，并成膜。電子槍有直射式、環(huán)型和E型之分。電子束加熱蒸鍍的特點是能獲得極高的能量密度，最高可達109w/cm2，加熱溫度可達3000～6000℃，可以蒸發(fā)難熔金屬或化合物;被蒸發(fā)材料置于水冷的坩堝中，可避免坩堝材料的污染，制備高純薄膜；另外，由于蒸發(fā)物加熱面積小，因而熱輻射損失減少，熱效率高。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對較多的化合物，由于電子的轟擊有可能分解，故不適合多數(shù)化合物的蒸鍍1。

作用電子束蒸鍍常用來制備Al、CO、Ni、Fe的合金或氧化物膜，SiO2、ZrO2膜，抗腐蝕和耐高溫氧化膜。

優(yōu)劣比較電子束蒸鍍與利用電阻進行蒸鍍最大的優(yōu)勢在于：可以為待蒸發(fā)的物質(zhì)提供更高的熱量，因此蒸鍍的速率也更快；電子束定位準確，可以避免坩堝材料的蒸發(fā)和污染。但是由于蒸鍍過程中需要持續(xù)水冷，對能量的利用率不高；而且由于高能電子可能帶來的二次電子可能使殘余的氣體分子電離，也有可能帶來污染。此外，大多數(shù)的化合物薄膜在被高能電子轟擊時會發(fā)生分解，這影響了薄膜的成分和結(jié)構(gòu)2。

操作及注意事項①電子槍工作前必須檢查水流是否正常，工作過程中務(wù)必保證水壓、水流量指示，否則將造成坩堝損壞。

②電子槍起動真空度6.7×10-3Pa。

③蒸發(fā)前電子槍的陰極燈絲應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱電流為0.6A，預(yù)熱時間新陰極5分鐘以上（應(yīng)緩慢調(diào)至0.6A，以防陰極變形），舊陰極2分鐘即可。

④蒸發(fā)前對材料先預(yù)熱除氣。

⑤蒸發(fā)完后，按下列順序關(guān)閉高壓電源：關(guān)蒸發(fā)檔板→關(guān)閉高壓→燈絲電源調(diào)至預(yù)熱0.6A的位置→關(guān)閉束流調(diào)節(jié)電源并調(diào)至最低位置→關(guān)閉磁場電源，工作時操作順序與此順序相反。

⑥電子槍燈絲停止加熱后，要停留10分鐘以上才能向蒸發(fā)室放氣3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)