真空镀膜工艺的原理与实践实验报告

第一篇：真空镀膜工艺的原理与实践实验报告

实验报告

实验名称：真空镀膜工艺的原理与实践

实验目的：了解真空镀膜的工艺原理和过程，拓展学生视野锻炼其动手能力。实验装置：本实验采用北京中科科仪生产的SBC-2型多功能试样表面处理机，该处理机是为扫描电镜和电子探针等进行试样制备的设备，可进行真空蒸碳、真空镀膜和离子溅射，它也可以在高纯氩气的保护之下进行多种离子处理。用本设备处理的试样既可用于样品的外貌观察又可以进行成分分析，尤其是成分的定量分析更为适宜。本仪器装有分子泵，分子泵系统特别适用于对真空要求高、真空环境好的用户选用。

实验方案及操作：

1.按真空镀膜零部件图（图1）安装所需零部件，其中试样放在样品杯上

2.在金属蒸发头电极上接上钨丝加热器，将钨丝做成Ⅴ型。

3.将待蒸发物缠到钨丝上。

4.接金属蒸发头引线，盖上钟罩，对钟罩抽真空使其真空度达到 7×10-1 ―1.0×10-2Pa。

5.把“蒸发电极选择开关”（8）选取在钨丝所置的电极序号上。

6.按动“档板按钮开关”（12），当挡板处于挡住位置时，立即松开。

7.打开“试样旋转开关”（10），调节“试样转速调节”旋钮（11），使它以适当的速度旋转。

8.旋转 “加热电流调节” 旋钮（9），使钨丝加热呈赤红状态，镀膜物质开始熔融后，退去加热电流。

9.按动“档板开关按钮”（12），使挡板打开。

10.进一步旋转 “加热电流调节” 旋钮（9），使加热器呈发光状态。

11.当镀膜物质全部蒸发完后，使“蒸发电极选择开关”（8）、“加热电流调节”（9）、“试样旋转开关”（10）、“档板开关按钮”（12）等复位到 “0” 处或关闭。

12.按“放气按键”（4），对钟罩内放气，取出试样。

※ 每次蒸镀金属完毕，一定将零件垫片、垫块、垫柱、有机玻璃螺钉、玻璃罩等上的残余金属膜完全清洗干净，或者在蒸镀时对其进行遮盖保护，使其不被蒸上金属，否则金属膜将影响离子处理时加高压

实验结果：

1样品被镀上被蒸发金属，并且样品表面的金属光泽随镀层厚度的增加而逐渐呈现出镀层j金属的光泽。

2玻璃罩，电极柱，垫片和垫柱等因被镀上金属而呈现黑色。

实验感想：通过这次实验，我了解了相关技术，见识了许多高科技仪器，增长知识，了解科技前沿相关领域。这对我日后专业研究方向有指导作用。实验中，我了解到有关真空镀膜的相关工艺，实验外部条件的重要性。

第二篇：11180131真空镀膜实验报告

郝乐彬 物理111近代物理实验 11180131 真空镀膜

预习报告

摘要：真空镀膜也叫物理气相沉积（PVD：physics vaporous deposit），它是利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子束轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质从源物质到薄膜的可控的原子转移过程。物理气相沉积技术中最为基础的两种方法就是蒸发法和溅射法。本实验中用到的是蒸发镀膜法来进行真空镀膜。从而了解真空镀膜的原理和操作。

关键词：真空镀膜

原子转移

气象沉积技术

蒸发法

引

言：真空镀膜也叫物理气相沉积（PVD：physics vaporous deposit），它是利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子束轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质从源物质到薄膜的可控的原子转移过程。物理气相沉积技术中最为基础的两种方法就是蒸发法和溅射法。在薄膜沉积技术发展的最初阶段，由于蒸发法相对溅射法具有一些明显的优点，包括较高的沉积速度，相对较高的真空度以及由此导致的较高的薄膜质量等，因此蒸发法受到了相对较大程度的重视。但另一方面，溅射法也具有自己的一些优势，包括在沉积多元合金薄膜时化学成分容易控制，沉积层对衬底的附着力较好等。同时，现代技术对于合金薄膜材料的需求也促进了各种高速溅射方法以及高钝靶材，高钝气体制备技术的发展，这些都使得溅射法制备的薄膜质量得到了很大的改善。如今，由于气相中各组分能够充分的均匀混合，制备的材料组分均匀，易于掺杂，制备温度低，适合大尺寸薄膜的制备，并且能够在形状不规则的衬底上生长薄膜等优点，不仅上述两种物理气相沉积方法已经大量应用于各个技术领域之中，而且为了充分利用这两种方法各自的优点，还开发出了许多介于上述两种方法之间的新的薄膜沉积技术。

 基本原理

真空镀膜是在真空室中进行的（一般气压低于1.3×10-2Pa），当需要蒸发的材料（金属或电介质）加热到一定温度时，材料中分子或原子的热振动能量可增大到足以克服表面的束缚能，于是大量分子或原子从液态或直接从固态（如SiO2、ZnS）汽化。当蒸汽粒子遇到温度较低的工件表面时，就会在被镀工件表面沉积一层薄膜。

以下仅就源加热方式、真空度对膜层质量的影响及蒸发源位置对薄膜均匀性的影响等问题作简要说明。

(a)(b)为电阻型源加热器，它们由高熔点的金属做成线圈状（称为丝源）或舟状（称为舟源）。加热源上可承载被蒸发材料。由于挂在丝源上的被蒸发物质（如铝丝）可形成向各个方面发射的蒸汽流，因此丝源可用为点源，而舟源则可近似围内发射的面源。对于不同的被蒸材料，可选取由不同材料做成，形状各异的加热器。其 郝乐彬 物理111近代物理实验 11180131 选取原则为：

a.加热器所用材料有良好的热稳定性，其化学性质不活泼，在达到蒸发温度时，加热器材料本身的蒸汽压要足够低。

b.加热器材料的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度，加热器要有足够大的热容量。c.要求线圈装加热器所用材料热能与蒸发物有良好的浸润，有较大的表面张力。d.被蒸发物与加热器材料的互溶性必须很低，不产生合金。

e.对于不易制成丝状，或被蒸发物与丝状加热器的表面张力较小时，可采用舟状加热器。日前常用钨丝加热器蒸发铝，用钼舟加热器蒸发银、金、硫化锌、氟化镁等材料，与电阻器配合的关键部件是低压大电流变压器，对不同的蒸发材料及加热器可将电流分配塞置于相应位置，以保证获得合适的功率。电阻源加热器具有简便、设备成本低等优点，但由于加热器与蒸发物在电阻加热器上的装载量不能太多，因此所蒸膜厚也将受到限制。图1(c)是一种电子束蒸发源的示意图。它是利用高电压加速并聚焦的电子束经磁偏转，在真空中直接打到蒸发源表面，使蒸发物表面的局部温度升高并溶化来实现真空沉积的。电子束可使熔点高达3000℃以上的材料熔化。电子束蒸发时，蒸发物中心局部熔融并为汽化时，其边缘部分仍处于固体状态，这样就可避免蒸发物与坩埚的反映，保证蒸发物不受沾污。（2）物质的蒸发速度

在一定的温度下，每种液体或固体物质都有特定的平衡蒸气压。只有当环境中被蒸发物 质的分压降低到它们的平衡蒸气压以下时，才可能有物质的净蒸发。单位源物质表面上物质 的净蒸发速率为（详细推导见参考文献2，P4）：

其中，Γ为单位物质表面的质量蒸发速度，M为分子或原子的相对原子质量，T 是气体的热力学温度，R 为气体常数，NA 为阿伏伽德罗（Avogadro）常数。由于物质的平衡蒸气压随着温度的上升增加很快，因而对物质蒸发速度影响最大的因素是蒸发源的温度。（3）真空度对膜层质量的影响。

真空镀膜对真空度的要求是出于以下两方面的考虑：

a.真空度足够高，可以使蒸汽分子以射线状从蒸发源向基体发射。这样可以使蒸发材料的利用率及沉积速率大大提高。在正常工作时要求真空室内气体分子的平均自由程比蒸发源到被镀基体的距离大得多。真空室内残余气体分子的平均自由程可以由下式表示：

其中，n 为单位体积内气本分子数，σ为气体分子的有效直径。此式表明，气体分子平均自 由程决定于单位体积内的分子数n，由于n 正比于气体压强P，因此λ与P 成反比，或者说，气体分子自由程与真空度成正比。一般要求气体分子平均自由程是源到基体距离（h）的2～3倍，因此对于h =20cm的真空镀膜机，要求其真空度为10帕至10帕。b.如果没有足够高度的真空度，真空室内的残余气体分子可能是很可观的。由空气动力学可

23郝乐彬 物理111近代物理实验 11180131 知，当气压为1.3×10帕时,每平方厘米基体表面，每秒钟内，可有5×10个气体分子与其发生碰撞。由于残余气体中包含各种气体成份，尤其是氧等气体分子容易被基体吸附后改变膜层的结构和成份，因此在真空镀膜时必须保持一足够高的真空度。（4）蒸发源位置与薄膜的均匀性。

由理论分析可知，当一个点源放在一个半径为r 的球心位置时，则在整个球面上得到的沉积层厚度是均匀的。实际的蒸发源总有一定线度，不能看成理想的点源，因此球面上的淀积量不可能很均匀，线度越大，均匀性越差。此外，基体也不可能恰好是半径为r的球面，它们常常是一些平面或有特定曲率半径的曲面，这也影响了镀层的均匀性。为了使镀层有良好的均匀性，目前常用的方法是使载工件的平面绕图2 所示的oo'轴转动，把一小面源置于距中心为R 的位置上，这样可使均匀性得到改善。更精良的设计是将工件盘做成既能自转（绕o'轴），又能公转（绕o 轴）的行星盘结构（如图3 所示），这种结构对膜层的均匀性是更为有利的。

 实验部分

动手操作前认真学习讲义及有关资料，熟悉镀膜机和有关仪器的结构及功能、操作程序与注意事项。

（1）准备基底：清洗载玻片，在洁净的载玻片上均匀涂上硅油。（2）镀膜室的清理与准备。先向钟罩内充气一段时间，然后升钟罩，装好基片、电极钨丝和铝丝，清理镀膜室（壁上的沉积物可以用丙酮清洗），降下钟罩。

（3）把需要蒸镀的材料银放入真空室中的钼舟中，并在真空室顶部装好基底，关好真空室。（4）开机械泵，开启复合真空计中的电偶计（注意电离计保持关闭状态）（5）间隔的拉动三通阀，使得储气桶和真空室的真空度底于6.7pa。

（6）打开冷却水，加热油扩散泵越为40分钟。（在保证4、5随即正常进行的前提下，4、6可以同时进行，以节省时间。否则必须在5进行后才能进行6。（7）将三通阀推至死点，开启高真空碟阀。315郝乐彬 物理111近代物理实验 11180131（8）当热偶计示数小于0。1pa时，开启电离计，转向高真空测量。

（9）注意电离计示数的变化，同时电离计转换测量档。直到达到所需的压强为止（约为102103pa）。

（10）开启版面上的“镀膜”逐渐转动“灯丝—镀膜调节”加大电流，给钼舟电，钼舟渐渐发红，舟中的蒸发物开始液化，逐渐蒸发完。过几秒时间，关掉电流和镀膜开关。（11）关掉电离计，关碟阀。

（12）停止油扩散泵加热，关复合真空计。

（13）冷却数分钟之后，对真空室冲气，打开真空室，取出被镀样品。（14）关好真空室，对容器抽低真空3—5分钟。（15）在显微镜下观察液面薄膜。

（16）油扩散泵冷却至室温后，停止机械泵，切断水源和电源，全部工作完成。

 实验结果处理（实验数据

实验中最后得到的镀膜电流为40A，由于镀膜过程中包含金属锡丝熔化过程，且肉眼无法直接观察真空室内金属锡丝,只能定性的观察红光或者从侧面已成膜的地方观察,因而40A可能并不是真正的镀膜电流，是靠主观定性观察所得。

下面为实验镀膜情况 实验结论

实验中完成真空的获得后，开始镀膜，慢慢调大镀膜电流，发现真空室慢慢出现红光，观察到红光被部分遮挡或者从侧面看出现类似镜子侧面的紫光时，镀膜完成。第一次实验失败，发现玻片上只有很薄的镀膜痕迹，经过分析，原因在控制镀膜电流时操之过急，导致金属锡丝没有全部熔化，熔断后掉落在真空室中。第两次实验大致成功，分析镀膜成果（见实验数据中的图片），发现镀膜比较清晰，厚度可以，只是出现不均匀现象。经分析我认为，原因是在放置金属锡丝的使用，钨丝一侧较多，一侧比较少，加之金属锡丝是线性的，导致镀膜出现不均匀的现象。郝乐彬 物理111近代物理实验 11180131 实验所得镀膜电流为40A，由于镀膜过程中包含金属锡丝熔化过程，且肉眼无法直接观察真空室内金属锡丝,只能定性的观察因而40A可能并不是真正的镀膜电流，是靠主观定性观察所得。

本实验在上个学期的实验基础上，加上了镀膜部分，总体思想是学习一种方法，见识一项工艺，领会一门技术。通过实验，我们大致了解了实验中的各项操作，明白了各步实验操作的目的，对于实验理论的理解也更加深刻了。

第三篇：涂料与涂装工艺综合实践(实验报告)

涂料与涂装工艺综合实践

——学生实验报告

1.实验一 —— 碳钢表面的喷砂试验 2.实验二 —— 碳钢表面的喷涂试验 3.实验三 —— 漆膜性能检测试验

上海海事大学 陈燕珑 材料科学与工程

第四篇：数据库原理实验报告

南 京 晓 庄 学 院

《数据库原理与应用》

课程实验报告

实验一 SQL Server 2005常用服务与实用工具实验

所在院(系): 数学与信息技术学院 班级：

学号：

姓名：

１.实验目的

(1)了解Microsoft 关系数据库管理系统SQL Server的发展历史及其特性。(2)了解SQL Server 2005的主要组件、常用服务和系统配置。

(3)掌握Microsoft SQL Server Management Studio 图形环境的基本操作方法。了解使用“SQL Server 2005 联机从书”获取帮助信息的方法；了解“查询编辑器”的使用方法；了解模板的使用方法。

2.实验要求

(1)收集整理Microsoft关系数据库管理系统SQL Server的相关资料，总结其发展历史及SQL Server 2005主要版本类别和主要功能特性。

(2)使用SQL Server配置管理器查看和管理SQL Server 2005服务。

(3)使用Microsoft SQL Server Management Studio连接数据库；使用SQL Server帮助系统获得所感兴趣的相关产品主题/技术文档。

(4)使用Microsoft SQL Server Management Studio“查询编辑器”编辑并执行Transact-SQL查询语句。

(5)查看Microsoft SQL Server 2005模板，了解模板的使用方法。(6)按要求完成实验报告。

3.实验步骤、结果和总结实验步骤/结果

(1)简要总结SQL Server系统发展历史及SQL Server 2005主要版本类别与主要功能特性。

(2)总结SQL Server Management Studio的主要操作方法。

(3)总结查询编辑器的功能和主要操作方法,并举例说明。

(4)总结“模板”的使用方法，并举例说明。

4．实验思考：

查询相关资料，简要描述SQL Server 2005的主要服务。

第五篇：通信原理实验报告

一、设计目的和意义1、2、3、熟练地掌握matlab在数字通信工程方面的应用。了解信号处理系统的设计方法和步骤。

理解2FSK调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK的调制解调，画出各个阶段的波形。

4、5、学习信号调制与解调的相关知识。

通过编程、调试掌握matlab软件的一些应用，掌握2FSK调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣；

二、设计原理

1．2FSK介绍：

数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制的频率。

2．2FSK调制原理

2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。本次课程设计采用的是前面一种方法。如下原理图：

图2 调制原理框图 3．2FSK解调原理

2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用的是相干解调方式。根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，相干解调先用两个分别对f1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可其原理如下：

图3 相干解调原理框图

三、详细设计步骤

本试验采用两种方式实现FSK的调制 方式一：

产生二进制随机的矩形基带信号，再对基带信号进行取反，得到反基带信号。分别用不同频率的载频对它们进行调制。2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。

其表达式为：

e2FSK(t){Acos(1tn)Acos(2tn)

典型波形如下图所示。由图可见,2FSK信号可以看作两个不同载频的ASK信号的叠加。因此2FSK信号的时域表达式又可以写成：s2FSK(t)[ang(tnTs)]cos(1tn)[ang(tnTs)]cos(2tn)nn_

zak s1(t)1011001t s2(t)tcos(w1t+θn)tcos(w2t+φn)ts1(t)cos(w1t+θn)t s2(t)cos(w2t+φn)t2FSK信号t

图1 原理框图 方式一源代码与实验结果： clear all close all Fc=10;%载频

Fs=100;%系统采样频率 Fd=1;%码速率 N=Fs/Fd;df=10;M=2;i=10;%基带信号码元数 j=5000;a=round(rand(1,i));%产生随机序列 t=linspace(0,5,j);f1=10;%载波1频率 f2=5;%载波2频率 fm=i/5;%基带信号频率 B1=2*f1;%载波1带宽 B2=2*f2;%载波2带宽

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%产生基带信号 st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end st2=t;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%基带信号求反 for n=1:j;if st1(n)>=1;st2(n)=0;else st2(n)=1;end end;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基带信号');axis([0,5,-1,2]);subplot(412);plot(t,st2);title('基带信号反码');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%载波信号 s1=cos(2*pi*f1*t);s2=cos(2*pi*f2*t);subplot(413)plot(s1);title('载波信号1');subplot(414), plot(s2);title('载波信号2');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%调制 F1=st1.*s1;%加入载波1 F2=st2.*s2;%加入载波2 figure(2);subplot(311);plot(t,F1);title('s1*st1');subplot(312);plot(t,F2);title('s2*st2');e_fsk=F1+F2;%合成调制信号 subplot(313);plot(t,e_fsk);%画出调制信号 title('2FSK信号')figure(3)title('加噪后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');e_fsk=awgn(e_fsk,60);%对调制信号加入噪声 plot(t,e_fsk);

方式二：

直接用2FSK的调制与解调函数dmod与ddemod函数对信号进行调制与解调，用加噪函数awgn对已调信号进行加噪，再用求误码率函数symerr 和simbasebandex求出误码率和信噪比并画出其图像。方式二源代码与实验结果：

Fc=10;

%载频

Fs=100;

%系统采样频率

Fd=1;

%码速率

N=Fs/Fd;

df=10;

numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数 M=2;

%进制数

SNRpBit=60;%信噪比

SNR=SNRpBit/log2(M);

seed=[12345 54321];

numPlot=25;

%产生25个二进制随机码

x=randsrc(numSymb,1,[0:M-1]);%产生25个二进制随机码

figure(1)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

title('二进制随机序列')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%产生调制信号 numModPlot=numPlot*Fs;

t=[0:numModPlot-1]./Fs;

figure(2)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出调制信号 axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('调制后的信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

randn('state',seed(2));

y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB');%在已调信号中加入高斯白噪声

figure(3)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出经过信道的实际信号

axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('加入高斯白噪声后的已调信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%相干解调

z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);

%带输出波形的相干M元频移键控解调

figure(4)stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro')axis([0 numPlot-0.5 1.5]);title('相干解调后的信号')xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');figure(5)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

hold on;

stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');

hold off;

axis([0 numPlot-0.5 1.5]);

title('相干解调后的信号原序列比较')legend('原输入二进制随机序列','相干解调后的信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%误码率统计

[errorSym ratioSym]=symerr(x,z1);figure(6)

simbasebandex([0:1:5]);

title('相干解调后误码率统计')

实验总结：