技术支持：在使用VPI镀膜仪进行样品镀膜制备时的膜厚溅射“厚度”预估方式和计算

在材料科学和工程领域，薄膜的制备是关键步骤之一。准确控制薄膜的厚度对于确保产品性能和质量至关重要。本文将介绍在使用VPI系列镀膜仪进行样品镀膜制备时，如何预估膜厚以及具体的计算逻辑，帮助科研人员和工程师提高实验效率和结果可靠性。

膜厚预估的重要性

薄膜厚度直接影响材料的光学、电学和机械性能。在半导体、光学涂层、生物医用等领域，精确的膜厚控制是确保产品性能稳定的关键。因此，掌握膜厚的预估方法和计算逻辑，对实验和生产过程具有重要意义。

膜厚溅射预估方式

 1. 溅射速率法

溅射速率是指单位时间内在基片上沉积的膜厚，通常以纳米每分钟（nm/min）表示。溅射速率受以下因素影响：

- 靶材特性：不同材料的溅射产率不同。

- 功率密度：较高的功率会增加溅射速率。

- 气压和气体种类：影响等离子体密度和能量。

- 基片位置：距离靶材越近，溅射速率越高。

计算逻辑：

1. 进行预实验，记录特定条件下的溅射时间`t₁`和对应的膜厚`d₁`。

2. 计算溅射速率`R = d₁ / t₁`。

3. 预估所需膜厚`d₂`时，计算所需溅射时间`t₂ = d₂ / R`。

 2. 石英晶体微量天平法（QCM）需要基于VPI的膜厚仪

QCM是一种实时监测膜厚变化的手段，通过测量石英晶体振荡频率的变化，计算沉积质量。

计算逻辑：

1. 使用Sauerbrey方程：`Δf = - (2f₀²Δm) / (A√(ρqμq))`，其中`Δf`为频率变化，`f₀`为晶体基频，`Δm`为质量变化，`A`为有效面积，`ρq`和`μq`为石英晶体的密度和剪切模量。

2. 通过已知参数和测量的频率变化，计算膜厚`d`。

 3. 光学监测法

利用光学干涉原理，通过监测反射光或透射光的变化，实时计算膜厚。

计算逻辑：

1. 根据光的干涉条件，建立膜厚与光学信号的关系式。

2. 实时监测光学信号变化，计算对应的膜厚。

具体计算示例

以溅射速率法为例，进行膜厚预估计算：

已知条件：

- 预实验溅射时间`t₁ = 10分钟`。

- 预实验测得膜厚`d₁ = 50 nm`。

计算溅射速率：

R = d₁ / t₁ = 50 nm / 10 min = 5 nm/min