對(duì)蒸發(fā)源位于非平面基底-半球面正下方時(shí)膜厚均勻性進(jìn)行了理論研究。通過(guò)建立無(wú)量綱模型計(jì)算了此種幾何配置下，半球表面在兩種常見(jiàn)理想蒸發(fā)源下各位置的膜厚公式以及膜厚分布方程。選擇基底與蒸發(fā)源間較大的距離，可獲得更大的可鍍膜區(qū)域，同時(shí)該距離對(duì)基底上鍍制的膜層厚度分布影響也較大。最后對(duì)實(shí)用蒸發(fā)源的發(fā)射系數(shù)，對(duì)該幾何配置下半球面膜厚分布影響進(jìn)行了理論研究。

　　1、引言

　　膜厚均勻性研究一直是真空鍍膜工作者的重要工作之一，這是因?yàn)槟ず竦牟痪鶆蛐試?yán)重制約了各類(lèi)功能薄膜的正常使用。盡管以往關(guān)于膜厚分布的理論研究以及相應(yīng)的改善膜厚均勻性的工作較多，幾乎涵蓋了所有的鍍膜方式，如蒸發(fā)、濺射、CVD等。然而此類(lèi)研究都是基于平面基片在平面夾具或者球形夾具下進(jìn)行的。但是現(xiàn)代鍍膜需求急劇向復(fù)雜化、多樣化轉(zhuǎn)變，僅僅是傳統(tǒng)的平面基底很難滿(mǎn)足需求，特別是在半球形表面鍍膜的情況較多，如一些半球形的外殼、護(hù)罩等。顯然對(duì)于此類(lèi)半球形表面上鍍膜的膜厚分布較之平面基片更加復(fù)雜，但是此類(lèi)研究卻幾乎沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)。在建立無(wú)量綱模型的基礎(chǔ)上，從理論上分析了蒸發(fā)源位于正下方時(shí)，半球形基底的膜厚方程以及膜厚分布公式。同時(shí)分析了實(shí)際蒸發(fā)源下不同發(fā)射系數(shù)對(duì)該類(lèi)半球形基底上的膜厚均勻性的影響。

　　2、無(wú)量綱模型的建立

　　基底上任意點(diǎn)的膜厚由蒸發(fā)源的發(fā)射特性以及基底與蒸發(fā)源的幾何配置決定，早期的研究認(rèn)為理論的蒸發(fā)源一般分為兩類(lèi)，即向四周均勻射的點(diǎn)源以及遵守Knudsen分布的小平面面源，該類(lèi)蒸發(fā)源蒸汽密度按所研究的方向與表面法線(xiàn)間的夾角呈余弦分布。

圖1 發(fā)射角度對(duì)膜厚的影響

　　4、結(jié)論

　　對(duì)蒸發(fā)源位于半球面正下方的鍍膜均勻性進(jìn)行了理論分析，通過(guò)理論計(jì)算，推算出了兩種常見(jiàn)理想蒸發(fā)源下，半球表面的膜厚方程以及可鍍膜區(qū)域，在此基礎(chǔ)上分析了此種幾何配置下的膜厚分布曲線(xiàn)，結(jié)果表明，h/R較小時(shí)可鍍膜的區(qū)域有限，雖然兩種蒸發(fā)源情況下的膜厚分布有一定的差距，但是在可鍍膜區(qū)域的膜厚分布均呈現(xiàn)類(lèi)似指數(shù)變化的趨勢(shì)，而當(dāng)h/R較大時(shí)，可鍍膜區(qū)域增大，兩類(lèi)蒸發(fā)源的理論膜厚分布曲線(xiàn)幾乎重合，且膜厚分布曲線(xiàn)逐漸接近于線(xiàn)性變化。

　　因此在此種幾何配置情況下，在半球面半徑R已經(jīng)確定，應(yīng)該盡量增加蒸發(fā)源與球心的高度h以獲得較大的鍍膜范圍以及相對(duì)平緩的膜厚變化趨勢(shì)。最后針對(duì)實(shí)用蒸發(fā)源與兩類(lèi)理想蒸發(fā)源的差異情況，對(duì)發(fā)射系數(shù)在該配置下膜厚分布的影響進(jìn)行了理論分析，當(dāng)h/R較小時(shí)，發(fā)射系數(shù)對(duì)膜厚分布影響較大，發(fā)射系數(shù)越大，曲線(xiàn)向下彎曲越嚴(yán)重，隨著h/R取值的增加，發(fā)射系數(shù)的影響逐漸減小，最終可以忽略。以此文作為理論基礎(chǔ)，改善此種半球面膜厚分布的系統(tǒng)工作還需要進(jìn)行。