§2.1 真空沉积法
2.1.1 真空沉积法的实验原理
很多金属材料、半导体材料和绝缘体材料都可以通过加热使其蒸发，蒸发一般在真空系统中进行，加热器一般采用电阻丝或舟片通电加热，加热温度视蒸发材料的熔点不同而控制在不同的范围，温度的高低影响蒸发速率，也会影响薄膜的沉积速率.蒸发出来的原子或分子沉积在基底上形成薄膜，基底材料的不同会影响薄膜的结构及性能.通常，待蒸发材料的蒸发温度一般选择在其熔点附近，加热器的材料多数选用高熔点的W，Ta，Mo等.表2-1是常用元素的熔点、沸点和1.3 Pa气压时的蒸发温度［1］.
表2-1 常用元素的蒸发温度（气压为1.3 Pa）
（续表）
在高真空中，蒸发出来的原子的运动自由程达到约500 cm，远远超过蒸发源到基底的距离，因此可以认为蒸发出来的原子在真空系统中作直线运动.蒸发源到基底的距离远近关系到所制备的薄膜均匀性.
当制备光电功能薄膜时，常常用到碱金属，由于碱金属化学性质活泼，因此在薄膜制备期间应保持足够高的真空度.即使真空度达到10-4 Pa，残余气体中的氧和水汽等也会与碱金属起反应，因此在蒸发沉积薄膜前，将真空系统充分去气烘烤是必要的.去气烘烤时间视部件的几何形状和材料而定，典型地，需在300～400 ℃烘烤1～2 h.另外，需要注意的是，当真空系统高速抽气时真空度指示反映的是动态真空状况，不能说明静态真空状况.使真空泵暂时停止工作，如果真空度很快变坏，则说明真空系统可能存在漏气.制备光电薄膜的真空系统应该密封良好，否则难以保证光电薄膜性能的稳定.
2.1.2 真空沉积法的基本实验设备
真空蒸发沉积腔室的基本组成如图2-1所示.整个系统的主要部分有：① 真空容器（即真空罩），它为蒸发过程提供了相应环境；② 蒸发器（含蒸发器、挡板等），被蒸发材料置于此处并将其加热蒸发；③ 基底（含基片、加热器等），在其上形成蒸发沉积薄膜；④ 真空泵和附属电源（即真空系统）.
大多数被蒸发材料都需要在1000～2000 ℃的温度下进行蒸发，因此，必须用一种方法将材料加热到如此高温，最简单的方法是用电阻加热法，它只用简单的耐高温的金属丝或舟片作为蒸发器就行，如上述的W，Ta或Mo.电阻加热器有多种类型和形状，有用金属丝制作的螺旋式或锥形篮式的，以及用箔制作的各种舟式的，如图2-2所示.对电阻加热器的基本要求是：① 必须提供蒸发温度所需热量，而自身在结构上仍保持稳定；② 不能与处于熔融状态的被蒸发材料化合或形成合金；③ 自身的蒸发很弱.
图2-1 真空蒸发沉积腔室示意图
图2-2 真空蒸发电阻加热器
（a）螺旋式；（b）锥形篮式；（c）舟式
除了电阻加热法外，还可以选择其他的加热方法，如电子轰击加热法、高频感应加热法、辐射加热法和悬浮加热法.
2.1.3 Ag-BaO光电薄膜真空沉积制备法
Ag-BaO薄膜可在一般的高真空系统中制备，例如在由机械泵、扩散泵及样品管等组成的真空系统中制备［2］，如图2-3所示.
图2-3 真空蒸发沉积法制备薄膜的装置示意图
1.导轨；2.Ba源；3.样品管；4.正电极；5.Ag源；6.导轨；7.机械泵；8.扩散泵；9.O2源；10.沉积的薄膜；11.负电极
其真空蒸发沉积方法的基本工艺步骤如下：
（1）在高真空条件下（优于3×10-4 Pa），在玻璃基底上沉积一定厚度的Ba薄膜；
（2）通入压强为10 Pa的O2，使Ba薄膜氧化成BaO薄膜；
（3）恢复高真空度后，在室温下蒸发一定量的Ag，使其沉积在BaO薄膜中，然后加温至280 ℃，退火20 min；
（4）再蒸积少量超额Ba，提高薄膜的光电积分灵敏度；
（5）可以制备单层薄膜，也可以制备多层薄膜［即多次重复步骤（1）～（4）］；
（6）在光学瞬态响应测试中，为提高样品的稳定性，将制备的样品暴露大气，在100 ℃大气环境下退火2 h.
用这种方法制备的薄膜样品，其厚度可为50～300 nm.