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技术支持:在使用VPI镀膜仪进行样品镀膜制备时的膜厚溅射“厚度”预估方式和计算
来源: | 作者:VPI_ZTT | 发布时间: 2024-10-22 | 166 次浏览 | 分享到:
在材料科学和工程领域,薄膜的制备是关键步骤之一。准确控制薄膜的厚度对于确保产品性能和质量至关重要。本文将介绍在使用VPI系列镀膜仪进行样品镀膜制备时,如何预估膜厚以及具体的计算逻辑,帮助科研人员和工程师提高实验效率和结果可靠性。

技术支持:在使用VPI镀膜仪进行样品镀膜制备时的膜厚溅射“厚度”预估方式和计算

 

在材料科学和工程领域,薄膜的制备是关键步骤之一。准确控制薄膜的厚度对于确保产品性能和质量至关重要。本文将介绍在使用VPI系列镀膜仪进行样品镀膜制备时,如何预估膜厚以及具体的计算逻辑,帮助科研人员和工程师提高实验效率和结果可靠性。

 

膜厚预估的重要性

薄膜厚度直接影响材料的光学、电学和机械性能。在半导体、光学涂层、生物医用等领域,精确的膜厚控制是确保产品性能稳定的关键。因此,掌握膜厚的预估方法和计算逻辑,对实验和生产过程具有重要意义。

 

 

膜厚溅射预估方式

 1. 溅射速率法

溅射速率是指单位时间内在基片上沉积的膜厚,通常以纳米每分钟(nm/min)表示。溅射速率受以下因素影响:

 

- 靶材特性:不同材料的溅射产率不同。

- 功率密度:较高的功率会增加溅射速率。

- 气压和气体种类:影响等离子体密度和能量。

- 基片位置:距离靶材越近,溅射速率越高。

 

计算逻辑:

1. 进行预实验,记录特定条件下的溅射时间`t`和对应的膜厚`d`

2. 计算溅射速率`R = d / t`

3. 预估所需膜厚`d`时,计算所需溅射时间`t = d / R`

 

 2. 石英晶体微量天平法(QCM)需要基于VPI的膜厚仪

QCM是一种实时监测膜厚变化的手段,通过测量石英晶体振荡频率的变化,计算沉积质量。

 

计算逻辑:

1. 使用Sauerbrey方程:`Δf = - (2f²Δm) / (A(ρqμq))`,其中`Δf`为频率变化,`f`为晶体基频,`Δm`为质量变化,`A`为有效面积,`ρq`和`μq`为石英晶体的密度和剪切模量。

2. 通过已知参数和测量的频率变化,计算膜厚`d`。

 

 3. 光学监测法

利用光学干涉原理,通过监测反射光或透射光的变化,实时计算膜厚。

 

计算逻辑:

1. 根据光的干涉条件,建立膜厚与光学信号的关系式。

2. 实时监测光学信号变化,计算对应的膜厚。

 

 

具体计算示例

以溅射速率法为例,进行膜厚预估计算:

 

已知条件:

- 预实验溅射时间`t = 10分钟`。

- 预实验测得膜厚`d = 50 nm`

 

计算溅射速率:

R = d / t = 50 nm / 10 min = 5 nm/min