[科普中国]-电子束蒸镀

电子束蒸镀（Electron Beam Evaporation）是物理气相沉积的一种。与传统蒸镀方式不同，电子束蒸镀利用电磁场的配合可以精准地实现利用高能电子轰击坩埚内靶材，使之融化进而沉积在基片上。电子束蒸镀可以镀出高纯度高精度的薄膜。

蒸镀原理电子束蒸镀是利用加速电子轰击镀膜材料，电子的动能转换成热能使镀膜材料加热蒸发，并成膜。电子枪有直射式、环型和E型之分。电子束加热蒸镀的特点是能获得极高的能量密度，最高可达109w/cm2，加热温度可达3000～6000℃，可以蒸发难熔金属或化合物;被蒸发材料置于水冷的坩埚中，可避免坩埚材料的污染，制备高纯薄膜；另外，由于蒸发物加热面积小，因而热辐射损失减少，热效率高。但结构较复杂，且对较多的化合物，由于电子的轰击有可能分解，故不适合多数化合物的蒸镀1。

作用电子束蒸镀常用来制备Al、CO、Ni、Fe的合金或氧化物膜，SiO2、ZrO2膜，抗腐蚀和耐高温氧化膜。

优劣比较电子束蒸镀与利用电阻进行蒸镀最大的优势在于：可以为待蒸发的物质提供更高的热量，因此蒸镀的速率也更快；电子束定位准确，可以避免坩埚材料的蒸发和污染。但是由于蒸镀过程中需要持续水冷，对能量的利用率不高；而且由于高能电子可能带来的二次电子可能使残余的气体分子电离，也有可能带来污染。此外，大多数的化合物薄膜在被高能电子轰击时会发生分解，这影响了薄膜的成分和结构2。

操作及注意事项①电子枪工作前必须检查水流是否正常，工作过程中务必保证水压、水流量指示，否则将造成坩埚损坏。

②电子枪起动真空度6.7×10-3Pa。

③蒸发前电子枪的阴极灯丝应预热，预热电流为0.6A，预热时间新阴极5分钟以上（应缓慢调至0.6A，以防阴极变形），旧阴极2分钟即可。

④蒸发前对材料先预热除气。

⑤蒸发完后，按下列顺序关闭高压电源：关蒸发档板→关闭高压→灯丝电源调至预热0.6A的位置→关闭束流调节电源并调至最低位置→关闭磁场电源，工作时操作顺序与此顺序相反。

⑥电子枪灯丝停止加热后，要停留10分钟以上才能向蒸发室放气3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学