薄膜物理及技術(shù)要點總結(jié)

1、第一章最可幾速率：根據(jù)麥克斯韋速率分布規(guī)律，可以從理論上推得分子速率在處有極大值，稱為最可幾速率,Vm速度分布平均速度:，分子運動平均距離均方根速度:平均動能真空的劃分：粗真空、低真空、高真空、超高真空。真空計：利用低壓強氣體的熱傳導和壓強有關(guān)； (熱偶真空計)利用氣體分子電離；（電離真空計）真空泵：機械泵、擴散泵、分子泵、羅茨泵機械泵：利用機械力壓縮和排除氣體擴散泵：利用被抽氣體向蒸氣流擴散的想象來實現(xiàn)排氣作用分子泵：前級泵利用動量傳輸把排氣口的氣體分子帶走獲得真空。平均自由程：每個分子在連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為自由程；其統(tǒng)計平均值成為平均自由程。常用壓強單位的換算 1Torr=133.3

2、22 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr 1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa真空區(qū)域的劃分、真空計、各種真空泵粗真空 1×105 to 1×102 Pa 低真空 1×102 to 1×10-1 Pa 高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa 超高真空 <1×10-6 Pa旋轉(zhuǎn)式機械真空泵 油擴散泵 復合分子泵 屬于氣體傳輸泵，即通過氣體吸入并排出真空泵從而達到排氣的目的 分子篩吸附泵 鈦升華泵 濺射離子泵 低溫泵屬于氣體捕獲泵，即通過各種吸氣材料特有的吸氣作用將被抽氣

3、體吸除，以達到所需真空。不需要油作為介質(zhì)，又稱為無油泵絕對真空計： U型壓力計、壓縮式真空計相對真空計： 放電真空計、熱傳導真空計、電離真空計機械泵、擴散泵、分子泵的工作原理，真空計的工作原理第二章1.什么是飽和蒸氣壓？蒸發(fā)溫度？飽和蒸氣壓：在一定溫度下，真空室內(nèi)蒸發(fā)物質(zhì)的蒸氣與固體或液體平衡過程中所表現(xiàn)出的壓力蒸發(fā)溫度：物質(zhì)在飽和蒸氣壓為10-2托時的溫度。2.克-克方程及其意義？克-克方程，可以知道飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系，對于薄膜的制作技術(shù)有重要實際意義, 幫助我們合理地選擇蒸發(fā)材料和確定蒸發(fā)條件.3.蒸發(fā)速率、溫度變化對其的影響？根據(jù)氣體分子運動論，在氣體壓力為P時，單位時間內(nèi)碰撞單位面

4、積器壁上的分子數(shù)量，即碰撞分子流量（通量或蒸發(fā)速率）J：在蒸發(fā)源以上溫度蒸發(fā)，蒸發(fā)源溫度的微小變化即可以引起蒸發(fā)速率發(fā)生很大變化。4.平均自由程與碰撞幾率的概念？ 氣體分子處于不規(guī)則的熱運動狀態(tài)，每個氣體分子在連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為“自由程”，其統(tǒng)計平均值稱為“平均自由程”。或者 粒子在兩次碰撞之間所飛行的平均距離稱為蒸發(fā)分子的平均自由程。蒸發(fā)材料分子能與真空室中殘余氣體分子相互碰撞的數(shù)目占總的蒸發(fā)材料分子的百分數(shù)。熱平衡條件下，單位時間通過單位面積的氣體分子數(shù)為氣體分子對基板的碰撞率。5.點蒸發(fā)和小平面蒸發(fā)源特性？點蒸發(fā)源：能夠從各個方向蒸發(fā)等量材料的微小球狀蒸發(fā)源小平面蒸發(fā)源：發(fā)射具有

5、方向性，使在角方向蒸發(fā)的材料質(zhì)量和cos成正比。6.拉烏爾定律？如何控制合金薄膜的組分？拉烏爾定律：在定溫下，在稀溶液中，溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┱魵鈮?乘以溶液中溶劑的物質(zhì)的量分數(shù) 。 在真空蒸發(fā)法制作合金薄膜時，為保證薄膜組成，經(jīng)常采用瞬時蒸發(fā)法、雙蒸發(fā)源法（將要形成合金的每一成分，分別裝入各自的蒸發(fā)源中，然后獨立地控制其蒸發(fā)速率，使達到基板的各種原子符合組成要求。）7.MBE的特點？外延: 在一定的單晶材料襯底上，沿襯底某個指數(shù)晶面向外延伸生長一層單晶薄膜。1) MBE可以嚴格控制薄膜生長過程和生長速率。MBE雖然也是以氣體分子論為基礎(chǔ)的蒸發(fā)過程，但它并不以蒸發(fā)溫度為控制參數(shù)，而是以四極質(zhì)

6、譜、原子吸收光譜等近代分析儀器，精密控制分子束的種類和強度。2) MBE是一個超高真空的物理淀積過程，即不需要中間化學反應，又不受質(zhì)量輸運的影響，利用快門可對生長和中斷進行瞬時控制。薄膜組成和摻雜濃度可以隨源的變化作迅速調(diào)整。3) MBE的襯底溫度低，降低了界面上熱膨脹引入的晶格失配效應和襯底雜質(zhì)對外延層自摻雜擴散的影響。4) MBE是一個動力學過程，即將入射的中性粒子（原子或分子）一個一個地堆積在襯底上進行生長，而不是一個熱力學過程，所以它可以生長普通熱平衡生長難以生長的薄膜。5) MBE生長速率低，相當于每秒生長一個單原子層，有利于精確控制薄膜厚度、結(jié)構(gòu)和成分，形成陡峭的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。特別適

7、合生長超晶格材料。6) MBE在超高真空下進行，可以利用多種表面分析儀器實時進行成分、結(jié)構(gòu)及生長過程分析，進行科學研究。8.膜厚的定義？監(jiān)控方法？ 厚度：是指兩個完全平整的平行平面之間的距離，是一個可觀測到實體的尺寸。理想薄膜厚度：基片表面到薄膜表面之間的距離。由于實際上存在的表面是不平整和不連續(xù)的，而且薄膜內(nèi)部還可能存在著針孔、雜質(zhì)、晶體缺陷和表面吸附分子等，所以要嚴格的定義和測準薄膜的厚度實際上比較困難的。膜厚的定義，應該根據(jù)測量的方法和目的來決定。 稱重法（微量天平法 石英晶體振蕩法 ） 電學方法（電阻法 電容法 電離式監(jiān)控記法） 光學方法（光吸收法 光干涉法 等厚干涉條紋法） 觸針法（

8、差動變壓器法 阻抗放大法 壓電元件法 P50第三章1.濺射鍍膜和真空鍍膜的特點？優(yōu)點：1.任何物質(zhì)都可以濺射，尤其是高熔點、低蒸氣壓元素化合物2.濺射膜和基板的附著性好3.濺射鍍膜密度高，針孔少，且膜層的純度較高4.膜度可控性和重復性好 缺點：5濺射設備復雜，需要高壓裝置；6成膜速率較低（0.01-0.5mm）。2.正常輝光放電和異常輝光放電的特征？正常輝光放電：在一定電流密度范圍內(nèi)，放電電壓維持不變。在正常輝光放電區(qū)，陰極有效放電面積隨電流增加而增大，從而使有效區(qū)內(nèi)電流密度保持恒定。異常輝光放電：電流增大時，放電電極間電壓升高，且陰極電壓降與電流密度和氣體壓強有關(guān)。 當整個陰極均成為有效放電

9、區(qū)域后，只有增加陰極電流密度，才能增大電流，形成均勻而穩(wěn)定的“異常輝光放電”，并均勻覆蓋基片，這個放電區(qū)就是濺射區(qū)域。3.射頻輝光放電的特點？1.在輝光放電空間產(chǎn)生的電子可以獲得足夠的能量，足以產(chǎn)生碰撞電離；2.由于減少了放電對二次電子的依賴，降低了擊穿電壓；3.射頻電壓可以通過各種阻抗偶合，所以電極可以不是導體材料。4.濺射的概念及濺射參數(shù)？濺射是指荷能粒子轟擊固體表面（靶），使固體原子或者分子從表面射出的現(xiàn)象。1.濺射閾值2.濺射率及其影響因素3.濺射粒子的速度和能量分布4.濺射原子的角度分布5.濺射率的計算5.濺射機理？濺射現(xiàn)象是被電離氣體的離子在電場中加速并轟擊靶面，而將能量傳遞給碰撞

10、處的原子，導致很小的局部區(qū)域產(chǎn)生高溫，使靶材融化，發(fā)生熱蒸發(fā)。 濺射完全是一個動量轉(zhuǎn)移過程 該理論認為，低能離子碰撞靶時，不能直接從表面濺射出原子，而是把動量傳遞給被碰撞的原子，引起原子的級聯(lián)碰撞。這種碰撞沿晶體點陣的各個方向進行。 碰撞因在最緊密排列的方向上最有效，結(jié)果晶體表面的原子從近鄰原子得到越來越多的能量。1.濺射率隨入射離子能量增大而增大，在離子能量達到一定程度后，由于離子注入效應，濺射率減小；2.濺射率的大小與入射離子的質(zhì)量有關(guān)；3.當入射離子能量小于濺射閾值時，不會發(fā)生濺射；4.濺射原子的能量比蒸發(fā)原子大許多倍；5.入射離子能量低時，濺射原子角度分布不完全符合余弦定律，與入射離子

11、方向有關(guān)；6.電子轟擊靶材不會發(fā)生濺射現(xiàn)象。6.二極直流濺射、偏壓濺射、三極或四極濺射、射頻濺射、磁控濺射、離子束濺射結(jié)構(gòu)及原理？二極直流濺射靶材為良導體,依靠氣體放電產(chǎn)生的正離子飛向陰極靶，一次電子飛向陽極，放電依靠正離子轟擊陰極所產(chǎn)生的二次電子，經(jīng)陰極加速后被消耗補充的一次電子維持。三極或四極濺射: 熱陰極發(fā)射的電子與陽極產(chǎn)生等離子體,靶相對于該等離子體為負電位.為把陰極發(fā)射的電子全部吸引過來，陽極上加正偏壓，20V左右。為使放電穩(wěn)定，增加第四個電極穩(wěn)定化電極.偏壓濺射: 基片施加負偏壓,在淀積過程中，基片表面將受到氣體粒子的穩(wěn)定轟擊，隨時消除可能進入薄膜表面的氣體，有利于提高薄膜純度，并

12、且也可除掉粘除力弱的淀積粒子，對基片進行清洗，表面凈化，還可改變淀積薄膜的結(jié)構(gòu)。射頻濺射: 可以用射頻輝光放電解釋。等離子體中的電子容易在射頻場中吸收能量并在電場內(nèi)振蕩，與工作氣體的碰撞幾率增大，從而使擊穿電壓和放電電壓顯著降低。磁控濺射：使用了磁控靶,施加磁場來改變電子的運動方向，束縛并延長電子運動軌跡，進而提高電子對工作氣體的電離效率和濺射沉積率。在陰極靶的表面上形成一個正交的電磁場。 濺射產(chǎn)生的二次電子在陰極位降區(qū)內(nèi)被加速成為高能電子，但是它并不直接飛向陽極，而在電場和磁場的作用下作擺線運動。高能電子束縛在陰極表面與工作氣體分子發(fā)生碰撞，傳遞能量，并成為低能電子。離子束濺射:離子源、屏蔽

13、罩。由大口徑離子束發(fā)生源引出惰性氣體，使其照射在靶上產(chǎn)生建設作用，利用濺射出的粒子淀積在基片上制得薄膜。第四章 1.離子鍍膜的優(yōu)缺點？優(yōu)點：（1）膜層的附著性好。利用輝光放電產(chǎn)生的大量高能粒子對基片進行清洗，在膜基界面形成過渡層或膜材與基材的成分混合層，有效的改善膜層的附著性能（2）膜層的密度高（通常和大塊材料密度相同）。（3）繞射性能好。（4）可鍍材質(zhì)范圍廣泛（5）有利于化合物膜層的形成（6）淀積速率高，成膜速率快，可鍍較厚的膜。缺點：（1）膜層的缺陷密度高（2）高能粒子轟擊基片溫度高，需要進行冷卻。2.離子鍍膜系統(tǒng)工作的必要條件？必要條件：造成一個氣體放電的空間；將鍍料原子(金屬原子或非金

14、屬原子)引進放電空間，使其部分離化。離子鍍膜的原理及薄膜形成條件？ 淀積過程為淀積原子在基片表面的淀積速率；為薄膜質(zhì)量密度；M為淀積物質(zhì)的摩爾質(zhì)量；NA阿佛加德羅常數(shù)。濺射過程：j是入射離子形成的電流密度3.離子鍍膜技術(shù)的分類？直流二極型離子鍍、三極和多陰極型離子鍍、活性反應離子鍍膜、射頻離子鍍膜技術(shù)、4.直流二極濺射、三極和多陰極離子鍍、活性反應離子鍍、射頻離子鍍的原理和特點？直流二極型離子鍍是利用二極間的輝光放電產(chǎn)生離子、并由基板所加的負電壓對其加速。特點：轟擊離子能量大，引起基片溫度升高，薄膜表面粗糙，質(zhì)量差；工藝參數(shù)難于控制。設備簡單，技術(shù)容易實現(xiàn)，用普通真空鍍膜機就可以改裝，因此也具

15、有一定實用價值。附著力好。三極和多陰極型離子鍍特點：可實現(xiàn)低氣壓下的離子鍍膜，鍍膜質(zhì)量好，光澤致密；多陰極方式中，陰極電壓在200V就能在10-3 Torr左右開始放電；改變輔助陰極(多陰極)的燈絲電流來控制放電狀態(tài)；燈絲處于基板四周，擴大了陰極區(qū)、改善了繞射性，減少了高能離子對工件的轟擊作用.活性反應離子鍍：并用各種不同的放電方式使金屬蒸氣和反應氣體的分子、原子激活、離化、使其活化，促進其間的化學反應，在基片表面就可以獲得化合物薄膜特點：增加了反應物的活性，在溫度較低的情況下就能獲得附著性能良好的碳化物、氮化物薄膜；可以在任何材料上制備薄膜，并可獲得多種化合物薄膜；淀積速率高；調(diào)節(jié)或改變蒸發(fā)

16、速率及反應氣體壓力可以十分方便地制取不同配比、不同結(jié)構(gòu)、不同性質(zhì)的同類化合物；由于采用了大功率、高功率密度的電子束蒸發(fā)源，幾乎可以蒸鍍所有金屬和化合物；清潔，無公害。射頻離子鍍：通過分別調(diào)節(jié)蒸發(fā)源功率、線圈的激勵功率、基板偏壓等，可以對上述三個區(qū)域進行獨立的控制，由此可以在一定程度上改善膜層的物性。特點：蒸發(fā)、離化、加速三種過程可分別獨立控制，離化率靠射頻激勵，基板周圍不產(chǎn)生陰極暗區(qū)；較低工作壓力下也能穩(wěn)定放電，而且離化率較高，薄膜質(zhì)量好；容易進行反應離子鍍；基板溫升低而且較容易控制；工作真空度較高，故鍍膜的繞射性差，射頻對人體有害；可以制備敏感、耐熱、耐磨、抗蝕和裝飾薄膜。第五章1.CVD熱

17、力學分析的主要目的？CVD熱力學分析的主要目的是預測某些特定條件下某些CVD反應的可行性（化學反應的方向和限度）。在溫度、壓強和反應物濃度給定的條件下，熱力學計算能從理論上給出沉積薄膜的量和所有氣體的分壓，但是不能給出沉積速率。熱力學分析可作為確定CVD工藝參數(shù)的參考2.CVD過程自由能與反應平衡常數(shù)的過程判據(jù)？與反應系統(tǒng)的化學平衡常數(shù) 有關(guān)。 3.CVD熱力學基本內(nèi)容？反應速率及其影響因素？按熱力學原理，化學反應的自由能變化 可以用反應物和生成物的標準自由能 來計算，即較低襯底溫度下， 隨溫度按指數(shù)規(guī)律變化。較高襯底溫度下，反應物及副產(chǎn)物的擴散速率為決定反應速率的主要因素。4.熱分解反應、化

18、學合成反應及化學輸運反應及其特點？熱分解反應：在簡單的單溫區(qū)爐中，在真空或惰性氣體保護下加熱基體至所需溫度后，導入反應物氣體使之發(fā)生熱分解，最后在基體上沉積出固體圖層。特點：主要問題是源物質(zhì)的選擇和確定分解溫度。選擇源物質(zhì)考慮蒸氣壓與溫度的關(guān)系，注意在該溫度下的分解產(chǎn)物中固相僅為所需沉積物質(zhì)。化學合成反應：化學合成反應是指兩種或兩種以上的氣態(tài)反應物在熱基片上發(fā)生的相互反應。特點：比熱分解法的應用范圍更加廣泛?？梢灾苽鋯尉А⒍嗑Ш头蔷П∧?。容易進行摻雜?；瘜W輸運反應：將薄膜物質(zhì)作為源物質(zhì)（無揮發(fā)性物質(zhì)），借助適當?shù)臍怏w介質(zhì)與之反應而形成氣態(tài)化合物，這種氣態(tài)化合物經(jīng)過化學遷移或物理輸運到與源區(qū)溫度

19、不同的沉積區(qū)，在基片上再通過逆反應使源物質(zhì)重新分解出來，這種反應過程稱為化學輸運反應。特點： 不能太大；平衡常數(shù)KP接近于1。5.CVD的必要條件？1.在沉積溫度下，反應物具有足夠的蒸氣壓，并能以適當?shù)乃俣缺灰敕磻遥?.反應產(chǎn)物除了形成固態(tài)薄膜物質(zhì)外，都必須是揮發(fā)性的；3.沉積薄膜和基體材料必須具有足夠低的蒸氣壓，6.什么是冷壁CVD？什么是熱壁CVD？特點是什么？冷壁CVD：器壁和原料區(qū)都不加熱，僅基片被加熱，沉積區(qū)一般采用感應加熱或光輻射加熱。缺點是有較大溫差，溫度均勻性問題需特別設計來克服。適合反應物在室溫下是氣體或具有較高蒸氣壓的液體。熱壁CVD：器壁和原料區(qū)都是加熱的，反應器壁加

20、熱是為了防止反應物冷凝。管壁有反應物沉積，易剝落造成污染。7.什么是開管CVD？什么是閉管CVD？特點是什么？開口CVD的特點：能連續(xù)地供氣和排氣； 反應總處于非平衡狀態(tài)；在大多數(shù)情況下，開口體系是在一個大氣壓或稍高于一個大氣壓下進行的；開口體系的沉積工藝容易控制，工藝重現(xiàn)性好，工件容易取放，同一裝置可反復多次使用；有立式和臥式兩種形式。閉管法的優(yōu)點：污染的機會少，不必連續(xù)抽氣保持反應器內(nèi)的真空，可以沉積蒸氣壓高的物質(zhì)。缺點：材料生長速率慢，不適合大批量生長，一次性反應器，生長成本高；管內(nèi)壓力檢測困難等。關(guān)鍵環(huán)節(jié)：反應器材料選擇、裝料壓力計算、溫度選擇和控制等。8.什么是低壓CVD和等離子CV

21、D？低壓CVD：氣相輸運和反應。低壓下氣體擴散系數(shù)增大，使氣態(tài)反應物和副產(chǎn)物的質(zhì)量傳輸速率加快，形成薄膜的反應速率增加。等離子CVD：等離子體參與的利用在等離子狀態(tài)下粒子具有的較高能量，使沉積溫度降低化學氣相沉積稱為等離子化學氣相沉積。第六章1.什么是化學鍍？它與化學沉積鍍膜的區(qū)別？化學鍍膜是指在還原劑的作用下，使金屬鹽中的金屬離子還原成原子，在基片表面沉積的鍍膜技術(shù)，又稱無電源電鍍。化學鍍不加電場、直接通過化學反應實現(xiàn)薄膜沉積?；瘜W鍍膜的還原反應必須在催化劑的作用下才能進行，且沉積反應只發(fā)生在基片表面上。化學沉積鍍膜的還原反應是在整個溶液中均勻發(fā)生的，只有一部分金屬在基片上形成薄膜，大部分形

22、成粉粒沉積物。2.自催化鍍膜的特點？1.可以在復雜形狀表面形成薄膜；2.薄膜的孔隙率較低；3.可直接在塑料、陶瓷、玻璃等非導體表面制備薄膜；4.薄膜具有特殊的物理、化學性能；5.不需要電源，沒有導電電極。3.Sol-Gel鍍膜技術(shù)的特點和主要過程？優(yōu)點：高度均勻性；高純度；可降低燒結(jié)溫度；可制備非晶態(tài)薄膜；可制備特殊材料（薄膜、纖維、粉體、多孔材料等）。缺點：原料價格高；收縮率高，容易開裂；存在殘余微氣孔；存在殘余的羥基、碳等；有機溶劑有毒。主要過程：復合醇鹽的制備；成膜（勻膠、浸漬提拉）；水解和聚合；干燥；焙燒。4.陽極氧化鍍膜和電鍍的原理和特點？金屬或合金在適當?shù)碾娊庖褐凶鳛殛枠O，并施加一

23、定的直流電壓，由于電化學反應在陽極表面形成氧化物薄膜的方法，稱為陽極氧化技術(shù)。特點： 得到的氧化物薄膜大多是無定形結(jié)構(gòu)。由于多孔性使得表面積特別大，所以顯示明顯的活性，既可吸附染料也可吸附氣體；化學性質(zhì)穩(wěn)定的超硬薄膜耐磨損性強，用封孔處理法可將孔隙塞住，使薄膜具有更好耐蝕性和絕緣性；利用著色法可以使膜具有裝飾效果。電鍍的特點：膜層缺陷：孔隙、裂紋、雜質(zhì)污染、凹坑等；上述缺陷可以由電鍍工藝條件控制； 限制電鍍應用的最重要因素之一是拐角處鍍層的形成；在拐角或邊緣電鍍層厚度大約是中心厚度的兩倍；多數(shù)被鍍件是圓形，可降低上述效應的影響。5.什么是LB技術(shù)？LB薄膜的種類？LB薄膜的特點？（LB技術(shù)）是

24、指把液體表面的有機單分子膜轉(zhuǎn)移到固體襯底表面上的一種成膜技術(shù)。得到的有機薄膜稱為LB薄膜。種類：X型膜（薄膜每層分子的親油基指向基片表面）、Y型膜（薄膜每層分子的親水基與親水基相連，親油基與親油基相連）、Z型膜（薄膜每層分子的親水基指向基片表面）優(yōu)點：LB薄膜中分子有序定向排列，這是一個重要特點；很多材料都可以用LB技術(shù)成膜，LB膜有單分子層組成，它的厚度取決于分子大小和分子的層數(shù)；通過嚴格控制條件，可以得到均勻、致密和缺陷密度很低的LB薄膜；設備簡單，操作方便缺點：成膜效率低；LB薄膜均為有機薄膜，包含了有機材料的弱點；LB薄膜厚度很薄，在薄膜表征手段方面難度較大。第七章1.薄膜形成的基本過

25、程描述？薄膜形成分為：凝結(jié)過程、核形成與生長過程、島形成與結(jié)合生長過程。2.什么是凝聚？入射原子滯留時間、平均表面擴散時間、平均擴散距離的概念？凝聚：吸附原子結(jié)合成原子對及其以后的過程入射原子滯留時間：入射到基體表面的原子在表面的平均滯留時間與吸附能之間的關(guān)系為平均表面擴散時間：吸附原子在一個吸附位置上的停留時間稱為平均表面擴散時間，用表示。它和表面擴散能之間的關(guān)系是。平均擴散距離：吸附原子在表面停留時間經(jīng)過擴散運動所移動的距離（從起始點到終點的間隔）稱為平均表面擴散時間，并用表示，它與吸附能和擴散能之間的關(guān)系為3.什么是捕獲面積？對薄膜形成的影響？捕獲面積：吸附原子的捕獲面積當 時，每個吸附

26、原子的捕獲面積內(nèi)只有一個原子，故不能形成原子對，也不能產(chǎn)生凝結(jié)。當 時，發(fā)生部分凝結(jié)。平均每個吸附原子的捕獲面積內(nèi)有一個或兩個吸附原子，可形成原子對或三原子團。在滯留時間內(nèi)，一部分吸附原子有可能重新蒸發(fā)掉。當 時，每個吸附原子的捕獲面積內(nèi)至少有兩個吸附原子?？尚纬稍訉蚋蟮脑訄F，從而達到完全凝結(jié)。4.凝聚過程的表征方法？凝結(jié)系數(shù)（單位時間內(nèi)，完全凝結(jié)的氣相原子數(shù)與入射到基片表面上的總原子數(shù)之比）、粘附系數(shù)（單位時間內(nèi)，再凝結(jié)的氣相原子數(shù)與入射到基片表面上的總原子數(shù)之比）、熱適應系數(shù)（表征入射氣相（或分子）與基體表面碰撞時相互交換能量的程度的物理量稱為熱適應系數(shù)）。5.核形成與生長的物理過

27、程。島狀生長模式、層狀生長模式、層島混合模式6.核形成的相變熱力學和原子聚集理論的基本內(nèi)容？認為薄膜形成過程是由氣相到吸附相、再到固相的相變過程，其中從吸附相到固相的轉(zhuǎn)變是在基片表面上進行的。原子聚集理論將核（原子團）看作一個大分子聚集體，用其內(nèi)部原子之間的結(jié)合能或與基片表面原子之間的結(jié)合能代替熱力學理論中的自由能。7.什么是同質(zhì)外延、異質(zhì)外延？晶格失配度？外延工藝是一種在單晶襯底的表面上淀積一個單晶薄層的方法。如果薄膜與襯底是同一種材料該工藝被稱為同質(zhì)外延，常被簡單地稱為外延。如果薄膜與襯底不是同一種材料該工藝被稱為異質(zhì)外延，常被簡單地稱為外延。晶格失配度若沉積薄膜用的基片材料的晶格常數(shù)為a

28、，薄膜材料的晶格常數(shù)為b，在基片上外延生長薄膜的晶格失配數(shù)m可用下式表示。8.形成外延薄膜的條件？設沉積速率為 ，基片溫度為 ， 薄膜生長速率要小于吸附原子在基片表面上的遷移速率；提高溫度有利于形成外延薄膜第八章1.薄膜結(jié)構(gòu)是指哪些結(jié)構(gòu)？其特點是哪些？薄膜的結(jié)構(gòu)按研究對象不同分為組織結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)。（1）組織結(jié)構(gòu)是指薄膜的結(jié)晶形態(tài)，包括無定形結(jié)構(gòu)、多晶結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、單晶結(jié)構(gòu)。無定形結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)特性：近程有序、長程無序；不具備晶體的性質(zhì)；亞穩(wěn)態(tài)。晶界上存在晶格畸變；界面能：界面移動造成晶粒長大和界面平直化；空位源：雜質(zhì)富集；纖維結(jié)構(gòu)薄膜是指晶粒具有擇優(yōu)取向的薄膜（2）晶體結(jié)構(gòu)：多數(shù)情況

29、下，薄膜中晶粒的晶格結(jié)構(gòu)與體材料相同，只是晶粒取向和晶粒尺寸不同，晶格常數(shù)也不同。薄膜材料本身的晶格常數(shù)與基片材料晶格常數(shù)不匹配；薄膜中有較大的內(nèi)應力和表面張力。（3）表面結(jié)構(gòu)：薄膜表面形成過程，由熱力學能量理論，薄膜表面平化；晶粒的各向異性生長，薄膜表面粗化；低溫基片上，薄膜形成多孔結(jié)構(gòu)。2.蒸發(fā)薄膜微觀結(jié)構(gòu)隨溫度變化如何改變？低溫時，擴散速率小，成核數(shù)目有限，形成不致密帶有縱向氣孔的葡萄結(jié)構(gòu)；隨著溫度升高，擴散速率增大，形成緊密堆積纖維狀晶粒然后轉(zhuǎn)為完全之謎的柱狀晶體結(jié)構(gòu)；溫度再升高，晶粒尺寸隨凝結(jié)溫度升高二增大，結(jié)構(gòu)變?yōu)榈容S晶貌；3.薄膜的主要缺陷類型及特點？薄膜的缺陷分為：點缺陷（晶格

30、排列出現(xiàn)只涉及到單個晶格格點，典型構(gòu)型是空位和填隙原子，點缺陷不能用電子顯微鏡直接觀測到，點缺陷種類確定后，它的形成能是一個定值）、位錯（在薄膜中最常遇到，是晶格結(jié)構(gòu)中一種“線性”不完整結(jié)構(gòu)，位錯大部分從薄膜表面伸向基體表面，并在位錯周圍產(chǎn)生畸變）、晶格間界（薄膜由于含有許多小晶粒，故晶粒間界面積比較大）和層錯缺陷（由原子錯排產(chǎn)生，在小島間的邊界處出現(xiàn)，當聚合并的小島再長大時反映層錯缺陷的衍射襯度就會消失）。4.薄膜的主要分析方法有哪些？基本原理是什么？（1）X射線衍射法。利用X射線晶體學，X射線束射到分析樣品表面后產(chǎn)生反射，檢出器收集反射的X射線信息，當入射X射線波長、樣品與X射線束夾角、及

31、樣品晶面間距滿足布拉格方程，檢測器可檢測到最大光強。（2）電子衍射法。在透射電子顯微鏡下觀察薄膜結(jié)構(gòu)同時進行電子衍射分析，電子束波長比特征X射線小得多，利用，求出晶格面間距。（3）掃描電子顯微鏡分析法。將樣品發(fā)射的特征X射線送入X射線色譜儀或X射線能譜儀進行化學成分分析，特征X射線波長和原子序數(shù)滿足莫塞萊定律，只要測得X射線的波長，進而測定其化學成分。（4）俄歇電子能譜法。俄歇電子的動能為E，由能量守恒定律Ek-EL1=EL23+E，近似EL1=EL23，得俄歇電子的動能E=Ek-2EL。對于每種元素的原子來說，EL1、EL23都有不同的特征值，只要測出電子動能E，就可以進行元素鑒定。利用俄歇電子能譜法中的化學位移效應不但可以鑒定樣品的組分元素還可鑒定它的化學狀態(tài)。（5）X射線光電子能譜法。X射線入射到自由原子