薄膜物理與技術(shù)復(fù)習(xí)范圍

1、第一章 真空技術(shù)基礎(chǔ)真空：指低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)。 托(Torr) =1/760atm = 133.322Pa對(duì)真空的劃分：1、粗真空： 105102Pa 特性和大氣差異不大，目的為獲得壓力差，不要求改變空間性質(zhì)，真空浸漬工藝2、低真空： 10210-1Pa 10161013個(gè)/cm3 動(dòng)力學(xué)性質(zhì)明顯，粘滯流狀態(tài)分子流狀態(tài)，對(duì)流消失，氣體導(dǎo)電，真空熱處理， 真空冷凍脫水3、高真空： 10-110-6Pa 10131010個(gè)/cm3 氣體分子自由程大于容器線度，直線飛行，熱傳導(dǎo)和內(nèi)摩擦性質(zhì)與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，蒸鍍4、超高真空： 10-6Pa 分子間碰撞極少，主要用途：得到純凈的氣體，獲得純凈的固體表

2、面 真空的獲得：真空系統(tǒng)包括真空室、真空泵、真空計(jì)以及必要的管道、閥門和其他附屬設(shè)備。真空的測(cè)量熱偶真空計(jì)：是利用低氣壓強(qiáng)下氣體的熱傳導(dǎo)與壓強(qiáng)有關(guān)的原理制成的真空計(jì)。散熱與氣體壓強(qiáng)相關(guān)加熱絲的溫度與氣體壓強(qiáng)相關(guān) 用熱偶測(cè)量加熱絲的溫度壓強(qiáng) 20 10-3Torr熱阻真空計(jì)：散熱與氣體壓強(qiáng)相關(guān) 加熱絲的溫度與氣體壓強(qiáng)相關(guān)加熱絲的電阻與溫度相關(guān) 用平衡電橋測(cè)量加熱絲的電阻壓強(qiáng)電離真空計(jì)：是利用氣體分子電離的原理來(lái)測(cè)量真空度。 電離真空計(jì)用于高真空的測(cè)量 熱絲發(fā)射熱電子 熱電子加速并電離氣體，離子被離子收集極收集形成電流 電流與壓強(qiáng)成正比 1 x 10-9 Torr to 10-11 Torr 第二

3、章 真空蒸發(fā)鍍膜法真空蒸發(fā)鍍膜法(簡(jiǎn)稱真空蒸鍍)是在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，入射到基片表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法?；具^(guò)程：（1）加熱蒸發(fā)過(guò)程，凝聚相氣相 該階段的主要作用因素：飽和蒸氣壓（2）輸運(yùn)過(guò)程，氣化原子或分子在蒸發(fā)源與基片之間的輸運(yùn) 該階段的主要作用因素：分子的平均自由程（工作氣壓），源基距（3）基片表面的淀積過(guò)程，氣相固相 凝聚成核核生長(zhǎng)連續(xù)薄膜飽和蒸氣壓：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(guò)程中所表現(xiàn)出的壓力稱為該物質(zhì)的飽和蒸氣壓。物質(zhì)的飽和蒸氣壓隨溫度的上升而增大。蒸發(fā)溫度：飽和蒸氣壓為10-2To

4、rr時(shí)的溫度。蒸發(fā)源的加熱方式：電阻加熱法 電子束加熱法 高頻感應(yīng)加熱激光加熱 P35外延：是在適當(dāng)?shù)囊r底與合適的條件下，沿襯底材料晶軸方向生長(zhǎng)一層結(jié)晶結(jié)構(gòu)完整的新單晶層薄膜的方法。有液相外延法、氣相外延法、分子束外延法。 分子束外延鍍膜法(MBE）：用途：主要用來(lái)制造單晶半導(dǎo)體化合物薄膜原理：在超高真空條件下，將薄膜諸組分元素的分子束流，直接噴到襯底表面，從而在其上形成外延層的技術(shù)。 第三章 濺射鍍膜濺射： 是荷能粒子轟擊固體物質(zhì)表面，并在碰撞過(guò)程中發(fā)生動(dòng)能與動(dòng)量的轉(zhuǎn)移，從而將物質(zhì)表面原子或分子激發(fā)出來(lái)的過(guò)程。輝光放電：是指在低氣壓（110Pa）的稀薄氣體中，在兩個(gè)電極間加上電壓時(shí)產(chǎn)生的一種

5、氣體放電現(xiàn)象。 磁控濺射 第四章 離子鍍膜離子鍍英文全稱為Ion Plating 簡(jiǎn)稱IP，在真空室中使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)電離，在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子的轟擊下，同時(shí)將蒸發(fā)物或其反應(yīng)產(chǎn)物蒸鍍?cè)诨?。離子鍍?cè)黼x子鍍的作用過(guò)程如下:蒸發(fā)源接陽(yáng)極，襯底接陰極，當(dāng)通以三至五千伏高壓直流電以后，蒸發(fā)源與工件之間產(chǎn)生輝光放電。由于真空罩內(nèi)充有惰性氬氣，在放電電場(chǎng)作用下部分氬氣被電離，從而在陰極襯底周圍形成一等離子暗區(qū)。帶正電荷的氬離子受陰極負(fù)高壓的吸引，猛烈地轟擊襯底表面，致使襯底表層粒子和臟物被轟濺拋出，從而使襯底待鍍表面得到了充分的離子轟擊清洗。隨后，接通蒸發(fā)源交流電源，蒸發(fā)粒子熔化蒸發(fā)，進(jìn)入輝光

6、放電區(qū)并被電離。帶正電荷的蒸發(fā)料離子，在陰極吸引下，隨同氬離子一同沖向襯底，當(dāng)拋鍍于襯底表面上的蒸發(fā)料離子超過(guò)濺失離子的數(shù)量時(shí)，則逐漸堆積形成一層牢固粘附于襯底表面的鍍層。這就是離子鍍的簡(jiǎn)單作用過(guò)程。 化學(xué)氣相沉積（CVD）定義：把含有構(gòu)成薄膜元素的一種或幾種化合物的單質(zhì)氣體供給基片，利用熱、等離子體、紫外線、激光、微波等各種能源，使氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)薄膜。它的反應(yīng)物是氣體，生成物之一是固體。金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）定義：利用金屬有機(jī)化合物熱分解反應(yīng)進(jìn)行氣相外延生長(zhǎng)薄膜的CVD 技術(shù)。 含有化合物半導(dǎo)體元素的原料化合物必須滿足以下條件：1、在常溫下較穩(wěn)定且容易處理。2、

7、反應(yīng)的副產(chǎn)物不應(yīng)妨礙晶體生長(zhǎng)，不應(yīng)污染生長(zhǎng)層.3、為適應(yīng)氣相生長(zhǎng)，在室溫附近應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼魵鈮?第六章溶膠-凝膠（Sol-Gel）技術(shù)Sol-gel工藝原理 采用金屬醇鹽或其它鹽類作為原料，通常溶解在醇、醚等有機(jī)溶劑中形成均勻溶液（solution），該溶液經(jīng)過(guò)水解和縮聚反應(yīng)形成溶膠（sol），進(jìn)一步聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變形成凝膠（gel），再經(jīng)過(guò)熱處理脫除溶劑和水，最后形成薄膜。Sol-gel法對(duì)原料的要求：1、 在溶劑中的溶解度高，一般不用水溶液2、有少量水參與時(shí)應(yīng)易水解。3、水解后形成的薄膜應(yīng)不溶解，生成的揮發(fā)物易從鍍件表面去除。4、 水解所生成的各種氧化物薄膜能在較低溫度下進(jìn)行充分

8、脫水。5、薄膜與基板表面有良好的附著力。第7章 薄膜的形成凝結(jié)過(guò)程 薄膜的形成一般分為凝結(jié)過(guò)程、核形成與生長(zhǎng)過(guò)程、島形成與結(jié)合生長(zhǎng)過(guò)程。凝結(jié)過(guò)程是從蒸發(fā)源中被蒸發(fā)的氣相原子、離子或分子入射到基體表面之后，從氣相到吸附相，再到凝結(jié)相的一個(gè)相變過(guò)程。從蒸發(fā)源入射到基體表面的氣相原子到達(dá)基片表面之后可能發(fā)生的現(xiàn)象：1、與基體表面原子進(jìn)行能量交換被吸附2、吸附后氣相原子仍有較大的解吸能，在基體表面作短暫停留后再解吸蒸發(fā)3、與基體表面不進(jìn)行能量交換，入射到基體表面上立即反射回去。 吸附過(guò)程能量曲線薄膜的形成與成長(zhǎng)有三種形式： 島狀形式 單層成長(zhǎng)形式 層島結(jié)合形式核的形成與生長(zhǎng)有四個(gè)步驟：1、從蒸發(fā)源蒸發(fā)出的氣相原子入射到基體表面上，其中有一部分以能量較大而彈性反射回去，另一部分則吸附在基體表面上。2、吸附氣相原子在基體表面上擴(kuò)散遷移，化學(xué)碰撞結(jié)合成原子對(duì)或小原子團(tuán)并凝結(jié)在基體表面上。3、這種原子團(tuán)和其他吸附原子碰撞結(jié)合，