薄膜制备技术
验 指 导 书
编 者：王艳 等
教 务 处
2006 年 11月
引 论
一、遵守实验室的规章制度
1. 实验时应严肃认真，保持安静。
2. 爱护仪器，并应严格遵守操作规程。
3. 非本实验所用设备及仪器切勿任意动用。
4. 实验完毕后，应将设备仪器恢复到原来正常状态。
5. 发生损坏、丢失仪器、设备、工具等，根据具体情况，给予批评教育或赔偿处理。
二、做好实验前的准备工作
1. 预习实验指导书，明确本次实验的目的、方法和步骤。
2. 结合课堂有关内容，弄清本次实验的基本原理。
3. 对实验所用仪器，实验前要有一定的了解，阅读教材有关仪器的工作原理和使用说明。
4. 明确本次实验需要记录的数据项目及数据处理的方法，实验前做好记录表格，并初步估计实验的预期结果。
三、实验要求
1. 实验前认真听指导老师对本次实验的讲解。
2. 清点实验所用的仪器及有关器材，发现问题及时报告。
3. 实验时严格按照实验指导书中要求的实验方法与步骤逐步进行实验。
4. 对带电的实验装置及仪器，接线后应经老师检查确定无误后，才能开始实验。
5. 实验中应注意观察，若发现异常现象（如发烫、冒烟、有味等）应立即切断电源，保持现场，报告指导老师，排除故障后方可继续实验。
6. 仔细观察实验现象，随时进行分析，记录下全部所需测量数据，以及所用仪器的型号、精度、量程、最小分度等，还需记录下实验时的环境温度，对原始数据不得随意修改。
7. 教学实验是培养学生动手能力的一个重要环节，因此学生在实验小组中虽有一定的分工，但每个学生必须亲自动手，完成所有的实验环节。
8. 实验记录需交老师审阅，如不符合要求，应重做。
四、撰写实验报告
实验报告是实验的总结，通过实验报告的书写，可以提高学生的分析能力，因此报告必须由每个学生独立完成。报告要求整洁、清楚，要有分析及讨论，一般实验报告应具有下列基本内容：
1. 实验名称、实验日期、室温、实验者及同组者。
2. 实验目的。
3. 实验原理、方法及步骤简述。
4. 实验所用的仪器设备名称、型号、精度、量程等。
5. 实验数据及其处理：实验数据应包括全部原始数据，并注明测量单位。最好以表格的形式，列出数据的运算过程，并根据数据处理和误差分析计算出实验误差，最后将结果做出曲线。
6. 讨论：应根据实验中观察到的现象及讨论题，结合基本原理进行分析讨论。
7. 在指定的时间由课代表将实验报告交给指导老师。超硬磨具工艺学
实验一 利用蒸发法制备金属薄膜
一、实验目的
1.通过试验使学生掌握蒸发法制备金属薄膜材料的基本原理和物理过程。
2.了解相关真空装置的结构和原理。
二、实验原理及方法
制备蒸发薄膜，就是在真空容器中把材料加热到使大量的原子或分子离开其表面，并淀积在基片上。真空系统中，由于背景气压低，大部分蒸发分子与残余气体分子不发生碰撞现象，而按直线到达基片。本试验将进行材料的蒸发镀膜工艺，包括材料的蒸发、迁移并凝结在基片上的全部过程。
蒸发系统主要部分有：(I)真空容器，这对蒸发过程提供了相应的环境；(2)蒸发源，被蒸发材料置于此处并将其加热；(3)基片，在它上面形成蒸发料淀积层；(4)基片夹持器；(5)加热器。
蒸发系统中气压对迁移分子的平均自由程有直接的影响。通常，平均自由程必须较蒸发源到基片的距离大得多，才能避免在迁移过程中发生碰撞现象。常用的蒸发气压在10—10托范围内，蒸发源到基片的距离大致是30匣米。因此，除该气压范围内的极高气压外，只有很小一部分蒸发料分子，在去基片的过程中与残余气体分子碰撞。在常用的蒸发气压下，平均自由程较由蒸发源到基片的距离大得多，蒸发料为直线路程。
蒸发料加热时，即发生气化过程。气化过程必须依靠加热来进行，以使块型材料的原子逸出，并达到基体材料的表面。材料在高温时的蒸气压，通常以测量材料的蒸发速率或其蒸气通过小孔的速率来确定。原子脱离物质与其温度无关；可是，为了获得适当的速率，真空蒸发一般都采用将蒸发材料加热的方法进行，直到其蒸气压约为10－2－4－7托时为止。加热蒸发抖时，应避免产生较大的温度梯度。被蒸发的材料应与加热器有良好的热接触，或能够得到均匀的加热，使得实验过程具有可控制性和重复性。 蒸发过程的完成，就是把蒸发料原子凝聚在基片上而生成薄膜。巳蒸发材料的初层凝聚，是使已蒸发分子吸附在基片的表面上，所以基片表面的状况＜如所吸附的污物＝对于薄膜生长就很重要。由于真空蒸发可以在这种设备中进行，薄膜生成过程在任何阶段都可以观察到。因为基片是蒸发薄膜的载体，薄膜对基片的附着必须牢固，所以，较可靠的还是净化工序，可以保证有良好的附着力。所以在进行镀膜前，都要对机体材料进行仔细的清洗，不同的材料和集体选择不同的清洗过程。
三、实验仪器及材料
1.蒸发镀膜仪（包括相应的真空系统）
2.薄膜材料：选择适当的合金作为蒸镀材料；
3.选择高纯硅作为基体材料
四、实验步骤
1.先把基体材料反复进行超声波清洗，确保其洁净度，然后将其安装到基片夹中。
2.闭真空室，开始对真空室抽真空，至气压达到10托，然后往真空室充高纯氮气，对真空室进行反复清洗，同时对蒸发源进行预热。；
3.对蒸发源进行加热，开始进行镀膜。
4.止加热蒸发源，15分钟后开始往真空室进行充气，直至真空室与大气压达到平衡，取出样品，对样品进行结构和性能测量。
五、分析整理实验数据，写出实验报告
六、思考题
1.在实验过程中，主要有哪些因素影响薄膜的质量？
2.薄膜的结构和厚度主要由哪几个控制参数？。
－5
薄膜制备技术
验 指 导 书
编 者：王艳 等
教 务 处
2006 年 11月
引 论
一、遵守实验室的规章制度
1. 实验时应严肃认真，保持安静。
2. 爱护仪器，并应严格遵守操作规程。
3. 非本实验所用设备及仪器切勿任意动用。
4. 实验完毕后，应将设备仪器恢复到原来正常状态。
5. 发生损坏、丢失仪器、设备、工具等，根据具体情况，给予批评教育或赔偿处理。
二、做好实验前的准备工作
1. 预习实验指导书，明确本次实验的目的、方法和步骤。
2. 结合课堂有关内容，弄清本次实验的基本原理。
3. 对实验所用仪器，实验前要有一定的了解，阅读教材有关仪器的工作原理和使用说明。
4. 明确本次实验需要记录的数据项目及数据处理的方法，实验前做好记录表格，并初步估计实验的预期结果。
三、实验要求
1. 实验前认真听指导老师对本次实验的讲解。
2. 清点实验所用的仪器及有关器材，发现问题及时报告。
3. 实验时严格按照实验指导书中要求的实验方法与步骤逐步进行实验。
4. 对带电的实验装置及仪器，接线后应经老师检查确定无误后，才能开始实验。
5. 实验中应注意观察，若发现异常现象（如发烫、冒烟、有味等）应立即切断电源，保持现场，报告指导老师，排除故障后方可继续实验。
6. 仔细观察实验现象，随时进行分析，记录下全部所需测量数据，以及所用仪器的型号、精度、量程、最小分度等，还需记录下实验时的环境温度，对原始数据不得随意修改。
7. 教学实验是培养学生动手能力的一个重要环节，因此学生在实验小组中虽有一定的分工，但每个学生必须亲自动手，完成所有的实验环节。
8. 实验记录需交老师审阅，如不符合要求，应重做。
四、撰写实验报告
实验报告是实验的总结，通过实验报告的书写，可以提高学生的分析能力，因此报告必须由每个学生独立完成。报告要求整洁、清楚，要有分析及讨论，一般实验报告应具有下列基本内容：
1. 实验名称、实验日期、室温、实验者及同组者。
2. 实验目的。
3. 实验原理、方法及步骤简述。
4. 实验所用的仪器设备名称、型号、精度、量程等。
5. 实验数据及其处理：实验数据应包括全部原始数据，并注明测量单位。最好以表格的形式，列出数据的运算过程，并根据数据处理和误差分析计算出实验误差，最后将结果做出曲线。
6. 讨论：应根据实验中观察到的现象及讨论题，结合基本原理进行分析讨论。
7. 在指定的时间由课代表将实验报告交给指导老师。超硬磨具工艺学
实验一 利用蒸发法制备金属薄膜
一、实验目的
1.通过试验使学生掌握蒸发法制备金属薄膜材料的基本原理和物理过程。
2.了解相关真空装置的结构和原理。
二、实验原理及方法
制备蒸发薄膜，就是在真空容器中把材料加热到使大量的原子或分子离开其表面，并淀积在基片上。真空系统中，由于背景气压低，大部分蒸发分子与残余气体分子不发生碰撞现象，而按直线到达基片。本试验将进行材料的蒸发镀膜工艺，包括材料的蒸发、迁移并凝结在基片上的全部过程。
蒸发系统主要部分有：(I)真空容器，这对蒸发过程提供了相应的环境；(2)蒸发源，被蒸发材料置于此处并将其加热；(3)基片，在它上面形成蒸发料淀积层；(4)基片夹持器；(5)加热器。
蒸发系统中气压对迁移分子的平均自由程有直接的影响。通常，平均自由程必须较蒸发源到基片的距离大得多，才能避免在迁移过程中发生碰撞现象。常用的蒸发气压在10—10托范围内，蒸发源到基片的距离大致是30匣米。因此，除该气压范围内的极高气压外，只有很小一部分蒸发料分子，在去基片的过程中与残余气体分子碰撞。在常用的蒸发气压下，平均自由程较由蒸发源到基片的距离大得多，蒸发料为直线路程。
蒸发料加热时，即发生气化过程。气化过程必须依靠加热来进行，以使块型材料的原子逸出，并达到基体材料的表面。材料在高温时的蒸气压，通常以测量材料的蒸发速率或其蒸气通过小孔的速率来确定。原子脱离物质与其温度无关；可是，为了获得适当的速率，真空蒸发一般都采用将蒸发材料加热的方法进行，直到其蒸气压约为10－2－4－7托时为止。加热蒸发抖时，应避免产生较大的温度梯度。被蒸发的材料应与加热器有良好的热接触，或能够得到均匀的加热，使得实验过程具有可控制性和重复性。 蒸发过程的完成，就是把蒸发料原子凝聚在基片上而生成薄膜。巳蒸发材料的初层凝聚，是使已蒸发分子吸附在基片的表面上，所以基片表面的状况＜如所吸附的污物＝对于薄膜生长就很重要。由于真空蒸发可以在这种设备中进行，薄膜生成过程在任何阶段都可以观察到。因为基片是蒸发薄膜的载体，薄膜对基片的附着必须牢固，所以，较可靠的还是净化工序，可以保证有良好的附着力。所以在进行镀膜前，都要对机体材料进行仔细的清洗，不同的材料和集体选择不同的清洗过程。
三、实验仪器及材料
1.蒸发镀膜仪（包括相应的真空系统）
2.薄膜材料：选择适当的合金作为蒸镀材料；
3.选择高纯硅作为基体材料
四、实验步骤
1.先把基体材料反复进行超声波清洗，确保其洁净度，然后将其安装到基片夹中。
2.闭真空室，开始对真空室抽真空，至气压达到10托，然后往真空室充高纯氮气，对真空室进行反复清洗，同时对蒸发源进行预热。；
3.对蒸发源进行加热，开始进行镀膜。
4.止加热蒸发源，15分钟后开始往真空室进行充气，直至真空室与大气压达到平衡，取出样品，对样品进行结构和性能测量。
五、分析整理实验数据，写出实验报告
六、思考题
1.在实验过程中，主要有哪些因素影响薄膜的质量？
2.薄膜的结构和厚度主要由哪几个控制参数？。
－5