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浅谈各种镀膜技术与方法的应用

發佈時間:2017-12-13 點擊:4294

化学气相蒸镀法是将构成镀膜元素的一种或几种化合物、单质气体供给基材,借助气相作用或在基材表面的化学反应生成要求的薄膜。CVD反应机理为首先反应物质到达基材表面,紧接着反应气体分子被基材表面吸附,并在基材表面上产生化学反应、形核,生成物在基材表面扩散成膜。

普通气体分子是电中性的物质,显示出绝缘性。但在电离状态下气体分子产生大量电子和正负离子,成为导电性的电离气体。在电离气体中正电核和负电核相互发生激烈的作用,结果正电荷密度和负电荷密度几乎相等,成为电中性状态,这种状态即所谓等离子气体。当对低压容器中的气体加上电场时,存在于气体中的极少数电子被加速,在低压下其平均自由程大,很容易被加至高速,与中性原子或分子碰撞,失去能量。如碰撞是弹性的,则中性原子或分子的动能增加,气体温度上升;如为非弹性碰撞,则原子和分子发生激化、离解及电离化,结果产生许多不同离子和原子团。这些粒子均是化学活性的,可生成新粒子并参与反应。新生的电子又被加速,与其它原子、分子碰撞,重复进行,气体急速电离,形成等离子体状态。

等离子气体能促进化学反应的作用原理是原料气体成为等离子状态后,变为化学上非常活泼的激发态分子、原子、离子和原子团,使原来反应速度较慢的化学反应变得更为容易和快速。因而利用PECVD可以在较低的温度下制出良好的薄膜,热损失少,抑制了基材的变化,可在非耐热基材上成膜。从热力学上讲,在反应虽能发生或可能发生但速度缓慢的情况下,借助等离子体激发状态,可促进反应,从而可以开发出平衡状态下不能形成的组成比结构新材料。

为了比较不同氧化物镀膜后获得的材料的阻隔性能,在实验室我们探索了各种镀膜技术方法对最终产品质量的影响,发现在同一蒸镀条件下不同原料、不同蒸镀方法对非金属镀膜微波食品包装材料的阻隔性能影响最为明显。复合蒸镀SiO镀膜具有优良的阻隔性能,但镀膜在大气环境中不太稳定。根据一切自由化学反应都是朝吉布斯自由能降低方向进行的原理,SiO趋向生成自由能更低的SiO2。影响非金属真空镀膜材料阻隔性能的因素还有基材的表面处理、真空度、蒸镀速度等,但最重要的还是蒸镀原料与方法,并且具有相同的规律性。

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