Ånga-avsättande filmmaterial vid normalt tryck bildar inte idealiska tunna filmer. Faktum är att om trycket inte är tillräckligt lågt (eller vakuumet inte är tillräckligt högt), kommer inte heller bra resultat att uppnås. Till exempel, när ånga-avsätter aluminium vid 10 2 Torr, blir den resulterande filmen inte bara matt, utan kan till och med se grå eller svart ut. Dess mekaniska hållfasthet är extremt dålig, och en lätt borstning med en ekorr-hårborste kan skada aluminiumskiktet.
Ångdeponering måste utföras under vissa vakuumförhållanden av följande skäl:
1. Ett högt vakuum säkerställer att den genomsnittliga fria vägen för de förångade molekylerna är större än avståndet från förångningskällan till substratet. På grund av den termiska rörelsen hos gasmolekyler är kollisioner mellan dem extremt frekventa. Därför, trots gasmolekylernas höga hastighet (upp till flera hundra meter per sekund), kolliderar de med andra molekyler flera gånger när de rör sig framåt. Avståndet som en molekyl färdas mellan två på varandra följande kollisioner kallas dess fria väg, och det statistiska medelvärdet av de fria vägarna för ett stort antal molekyler kallas den fria medelvägen.
Eftersom gastrycket är proportionellt mot antalet molekyler per volymenhet är den fria medelvägen också proportionell mot gastrycket. Under vakuumtunnfilmsavsättning, när beläggningsavståndet är större än molekylernas medelfria väg, kallas det lågvakuumavsättning, medan när avsättningsavståndet är mindre än molekylernas medelfria bana kallas det högvakuumavsättning. Under högvakuumavsättning är kollisioner mellan förångade atomer (eller molekyler) och kvarvarande gasmolekyler försumbara, så de förångade atomerna flyger i en rak linje mot substratet. Detta tillåter de förångade atomerna, som når substratet med hög kinetisk energi, att kondensera på substratet för att bilda ett relativt starkt filmskikt. Under lågvakuumavsättning kan kollisioner få de förångade atomerna att ändra hastighet och riktning, och potentiellt till och med bilda en samling ångatomer i rymden -liknande bildandet av dimma av vattenånga i atmosfären.
2. En högre vakuumnivå kan minska kvarvarande gasförorening. Vid lägre vakuumnivåer innehåller vakuumkammaren många restgasmolekyler (som syre, kväve, vatten och kolväten), som kan utgöra ett betydande hot mot tunnfilmsavlagring. Dessa gaser kolliderar med förångade filmmolekyler, vilket förkortar deras genomsnittliga fria väg; de kolliderar med och reagerar med ytan av filmen som bildas; de fastnar i den redan bildade filmen och eroderar den gradvis; de reagerar med förångningskällan vid höga temperaturer, vilket minskar dess livslängd; och de bildar ett oxidskikt på ytan av den förångade filmen, vilket stör avsättningsprocessen.
Därförförångningsvakuumbeläggningsmaskinmåste vara i vakuum för att belägga filmskiktet, så att filmskiktet blir fast och fritt från föroreningar.
