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由光的作用產生的電叫光電。

以光電子學為基礎,綜合利用光學、精密機械、電子學和計算機技術解決各種工程應用課題的技術學科。信息載體正在由電磁波段擴展到光波段,從而使光電科學與光機電一體化技術集中在光信息獲取、傳輸、處理、記錄、存儲、顯示和傳感等的光電信息產業上。


由光的作用產生的電叫光電。

以光電子學為基礎,綜合利用光學、精密機械、電子學和計算機技術解決各種工程應用課題的技術學科。

信息載體正在由電磁波段擴展到光波段,從而使光電科學與光機電一體化技術集中在光信息獲取、傳輸、處理、記錄、存儲、顯示和傳感等的光電信息產業上。

光電領域的主要應用集中在精密檢測與光學成像方面。以光子計算機為理想代表的光波應用是光電吸引人的地方,但是要達到這一目標,還需時日。

國內高校光電專業較好的有浙江大學、清華大學、天津大學、華中科技大學、長春理工大學、電子科技大學等。

政府在武漢投資數億正在統籌建設光電國家實驗室。

光電涉及的范圍

光電行業在近代發展的很快涉及面也逐漸擴散,在光通訊、激光、光電顯示、光學、太陽能光伏、電子工程、物流網等領域發展的比較明顯;逐漸融入更廣的空間。

一、蒸發鍍

1.定義

通過加熱蒸發某種物質使其沉積在固體表面,稱為蒸發鍍膜。

蒸發鍍膜設備結構如圖1。 

613.png

2.原理


蒸發物質如金屬、化合物等置于坩堝內或掛在熱絲上作為蒸發源,待鍍工件,如金屬、陶瓷、塑料等基片置于坩堝前方。待系統抽至高真空后,加熱坩堝使其中的物質蒸發。蒸發物質的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。

薄膜厚度可由數百埃至數微米。膜厚決定于蒸發源的蒸發速率和時(或決定于裝料量),并與源和基片的距離有關。對于大面積鍍膜,常采用旋轉基片或多蒸發源的方式以保證膜層厚度的均勻性。從蒸發源到基片的距離應小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程,以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學作用。蒸氣分子平均動能約為0.1~0.2電子伏。 

3.類型

蒸發源有三種類型:

①電阻加熱源:用難熔金屬如鎢、鉭制成舟箔或絲狀,通以電流,加熱在它上方的或置于坩堝中的蒸發物質 。電阻加熱源主要用于蒸發Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。

②高頻感應加熱源:用高頻感應電流加熱坩堝和蒸發物質。

③電子束加熱源:用電子束轟擊材料使其蒸發。適用于蒸發溫度較高(不低于2000℃)的材料。 

4.特點 

能在金屬、半導體、絕緣體甚至塑料、紙張、織物表面上沉積金屬、半導體、絕緣體、不同成分比的合金、化合物及部分有基聚合物等的薄膜,其適用范圍之廣是其它方法無法與之比擬的??梢圆煌某练e速率、不同的基板溫度和不同的蒸氣分子入射角蒸鍍成膜,因而可得到不同顯微結構和結晶形態(單晶、多晶或非晶等)的薄膜;薄膜的純度很高;易于在線檢測和控制薄膜的厚度與成分;厚度控制精度較高可達單分子層量級。


二濺射鍍

1.定義

用高能粒子轟擊固體表面時能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面,沉積在基片上。常用的二極濺射設備如圖[ 二 極濺射示意圖]。

614.png

2.原理

615.png

 通常將欲沉積的材料制成板材──靶,固定在陰極上?;糜谡龑Π忻娴年枠O上,距靶幾厘米。系統抽至高真空后充入 10~1帕的氣體(通常為氬氣),在陰極和陽極間加幾千伏電壓,兩極間即產生輝光放電。放電產生的正離子在電場作用下飛向陰極,與靶表面原子碰撞,受碰撞從靶面逸出的靶原子稱為濺射原子,其能量在1至幾十電子伏范圍。濺射原子在基片表面沉積成膜。


3.分類

①反應濺射法:即將反應氣體 (O、N、HS、CH等)加入Ar氣中,反應氣體及其離子與靶原子或濺射原子發生反應生成化合物(如氧化物、氮化物等)而沉積在基片上,適用濺射化合物膜。

②高頻濺射法?;b在接地的電極上,絕緣靶裝在對面的電極上。高頻電源一端接地,一端通過匹配網絡和隔直流電容接到裝有絕緣靶的電極上。接通高頻電源后,高頻電壓不斷改變極性。等離子體中的電子和正離子在電壓的正半周和負半周分別打到絕緣靶上沉積。由于電子遷移率高于正離子,絕緣靶表面帶負電,在達到動態平衡時,靶處于負的偏置電位,從而使正離子對靶的濺射持續進行,適用濺射絕緣膜。 

4.特點:

濺射鍍膜不受膜材熔點的限制,可濺射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等難熔物質。濺鍍具有電鍍層與基材的結合力強,電鍍層致密,均勻等優點。濺射粒子幾不受重力影響,靶材與基板位置可自由安排,薄膜形成初期成核密度高,可生產10nm以下的極薄連續膜,靶材的壽命長,可長時間自動化連續生產。靶材可制作成各種形狀,配合機臺的特殊設計做更好的控制及有效率的生產 濺鍍利用高壓電場做發生等離子鍍膜物質,使用幾乎所有高熔點金屬,合金和金屬氧化物,如:鉻,鉬,鎢,鈦,銀,金等.但加工成本相對較高.


三離子鍍

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1.定義

蒸發物質的分子被電子碰撞電離后以離子沉積在固體表面,稱為離子鍍。

離子鍍是真空蒸發與陰極濺射技術的結合。

一種離子鍍系統如圖4[離子鍍系統示意圖]


2.原理

蒸發源接陽極,工件接陰極,當通以三至五千伏高壓直流電以后,蒸發源與工件之間產生輝光放電。由于真空罩內充有惰性氬氣,在放電電場作用下部分氬氣被電離,從而在陰極工件周圍形成一等離子暗區。帶正電荷的氬離子受陰極負高壓的吸引,猛烈地轟擊工件表面,致使工件表層粒子和臟物被轟濺拋出,從而使工件待鍍表面得到了充分的離子轟擊清洗。隨后,接通蒸發源交流電源,蒸發料粒子熔化蒸發,進入輝光放電區并被電離。帶正電荷的蒸發料離子,在陰極吸引下,隨同氬離子一同沖向工件,當拋鍍于工件表面上的蒸發料離子超過濺失離子的數量時,則逐漸堆積形成一層牢固粘附于工件表面的鍍層。

3.分類

①磁控濺射離子鍍

②反應離子鍍

③空心陰極放電離子鍍

④多弧離子鍍。

4.特點

鍍層附著性能好,對離子鍍后的試件作拉伸試驗表明,一直拉到快要斷裂時,鍍層仍隨基體金屬一起塑性延伸,無起皮或剝落現象發生;繞鍍能力強,因此這種方法非常適合于鍍復零件上的內孔、凹槽和窄縫,等其他方法難鍍的部位;鍍層質量好,離子鍍的鍍層組織致密、無針孔、無氣泡、厚度均勻;清洗過程簡化。


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