薄膜材料與薄膜技術(shù)復(fù)習(xí)資料22084

1、-作者xxxx-日期xxxx薄膜材料與薄膜技術(shù)復(fù)習(xí)資料22084【精品文檔】1. 為了研究真空和實(shí)際使用方便，根據(jù)各壓強(qiáng)范圍內(nèi)不同的物理特點(diǎn)，把真空劃分為 粗真空 ，低真空 ，高真空，超高真空四個(gè)區(qū)域。2. 在高真空真空條件下，分子的平均自由程可以與容器尺寸相比擬。3. 列舉三種氣體傳輸泵旋轉(zhuǎn)式機(jī)械真空泵，油擴(kuò)散泵和復(fù)合分子泵。4. 真空計(jì)種類(lèi)很多，通常按測(cè)量原理可分為絕對(duì)真空計(jì)和相對(duì)真空計(jì)。5. 氣體的吸附現(xiàn)象可分為物理吸附 和化學(xué)吸附。6. 化學(xué)氣相反應(yīng)沉積的反應(yīng)器的設(shè)計(jì)類(lèi)型可分為常壓式，低壓式，熱壁式和冷壁式。7. 電鍍方法只適用于在導(dǎo)電的基片上沉積金屬和合金，薄膜材料在電解液中是以正離

2、子  的形式存在。制備有序單分子膜的方法是LB技術(shù)。8. 不加任何電場(chǎng)，直接通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)薄膜沉積的方法叫  化學(xué)鍍 。9. 物理氣相沉積過(guò)程的三個(gè)階段：從材料源中發(fā)射出粒子，粒子運(yùn)輸?shù)交土Ｗ釉诨夏邸⒊珊?、長(zhǎng)大、成膜 。10. 濺射過(guò)程中所選擇的工作區(qū)域是異常輝光放電，基板常處于負(fù)輝光 區(qū)，陰極和基板之間的距離至少應(yīng)是克魯克斯暗區(qū) 寬度的3-4倍。11. 磁控濺射具有兩大特點(diǎn)是可以在較低壓強(qiáng)下得到較高的沉積率 和可以在較低基片溫度下獲得高質(zhì)量薄膜 。12. 在離子鍍成膜過(guò)程中，同時(shí)存在吸附   和  脫附作用，只有當(dāng)前者

3、超過(guò)后者時(shí)，才能發(fā)生薄膜的沉積。13. 薄膜的形成過(guò)程一般分為：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。14. 原子聚集理論中最小穩(wěn)定核的結(jié)合能是以原子對(duì)結(jié)合能為最小單位不連續(xù)變化的。15. 薄膜成核生長(zhǎng)階段的高聚集來(lái)源于：高的沉積溫度、氣相原子的高的動(dòng)能、氣相入射的角度增加。這些結(jié)論假設(shè)凝聚系數(shù)為常數(shù)，基片具有原子級(jí)別的平滑度。16. 薄膜生長(zhǎng)的三種模式有島狀、層狀、層狀-島狀。17. 在薄膜中存在的四種典型的缺陷為：點(diǎn)缺陷 、位錯(cuò)、晶界和層錯(cuò) 。18. 列舉四種薄膜組分分析的方法：X射線衍射法 、電子衍射法、掃描電子顯微鏡分析法和俄歇電子能譜法 。19. 紅外吸收是由引起偶極

4、矩變化的分子振動(dòng)產(chǎn)生的，而拉曼散射則是由引起極化率變化的分子振動(dòng)產(chǎn)生的。由于作用的方式不同，對(duì)于具有對(duì)稱(chēng)中心的分子振動(dòng)，紅外吸收不敏感，拉曼散射 敏感；相反，對(duì)于具有反對(duì)稱(chēng)中心的分子振動(dòng)，紅外吸收敏感而拉曼散射不敏感。對(duì)于對(duì)稱(chēng)性高的分子振動(dòng)，拉曼散射敏感。20. 拉曼光譜和紅外吸收光譜是測(cè)量薄膜樣品中分子振動(dòng)的振動(dòng)譜，前者是散射光譜，而后者是吸收光譜。21. 表征濺射特性的主要參數(shù)有濺射閾值、濺射產(chǎn)額、濺射粒子的速度和能量等。 什么叫真空？寫(xiě)出真空區(qū)域的劃分及對(duì)應(yīng)的真空度。真空，一種不存在任何物質(zhì)的空間狀態(tài)，是一種物理現(xiàn)象。粗真空 105102Pa 粘滯流，分子間碰撞為主 低真空 10210-

5、1 Pa 過(guò)渡流 高真空 10210-1 Pa分子流，氣體分子與器壁碰撞為主 超高真空 10-510-8 Pa氣體在固體表面吸附滯留為主 極高真空 10-8 Pa以下· 什么是真空蒸發(fā)鍍膜法？其基本過(guò)程有哪些？真空蒸發(fā)鍍膜是在真空中通過(guò)加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面，由三個(gè)步驟組成：蒸發(fā)源材料由凝聚相轉(zhuǎn)變成氣相，在蒸發(fā)源與基片之間蒸發(fā)粒子的運(yùn)輸，蒸發(fā)粒子到達(dá)基片后凝結(jié)、成核、長(zhǎng)大、成膜。· 什么是濺射鍍膜？列舉常見(jiàn)的濺射鍍膜的類(lèi)型（至少三種）。用帶電粒子轟擊靶材，加速的離子轟擊固體表面時(shí)，發(fā)生表面原子碰撞并發(fā)生能量和動(dòng)量的轉(zhuǎn)移，使靶材原子從表面逸出并淀積在襯底材料上的過(guò)

6、程。輝光放電直流濺射、三級(jí)濺射、射頻濺射· 簡(jiǎn)述正常輝光放電和異常輝光放電的特征。在正常輝光放電時(shí)，放電僅僅覆蓋陰極的一部分表面，隨著放電電流變化，覆蓋面也變化，但兩極間電壓不隨電流變化。在異常輝光放電時(shí)，放電已經(jīng)覆蓋陰極表面的全部，電流變化會(huì)導(dǎo)致電流密度變化，必須有比最合適條件高的放電電壓。· 磁控濺射為什么具有“低溫”、“高速”兩大特點(diǎn)？磁控濺射是以磁場(chǎng)來(lái)改變電子的運(yùn)動(dòng)方向并束縛和延長(zhǎng)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡從而提高電子對(duì)工作氣體的電離幾率和有效的利用了電子的能量。因此是正離子對(duì)靶材轟擊所引起的靶材濺射更加有效。同時(shí)受正交電磁場(chǎng)的束縛電子又只能在其能量要耗盡時(shí)才沉積在基片上。所以

7、磁控濺射具有“低溫”“高速”這兩大特點(diǎn)。· 簡(jiǎn)述核形成與生長(zhǎng)的物理過(guò)程。在基底表面上吸附的氣相原子凝結(jié)之后，吸附原子在其表面上擴(kuò)散遷移而形成晶核。晶核再結(jié)合其他吸附氣體原子逐漸長(zhǎng)大，最后便形成了薄膜。因此薄膜的形成是由成核開(kāi)始的，由核生長(zhǎng)而形成薄膜。· 簡(jiǎn)述離子轟擊的作用有哪些？（至少三點(diǎn)）1. 離子濺射對(duì)基片表面產(chǎn)生清洗作用2. 產(chǎn)生缺陷作用3. 破壞表面結(jié)晶結(jié)構(gòu)4. 改變表面形貌5. 離子摻入6. 溫度升高7. 表面成分變化· 簡(jiǎn)述薄膜生長(zhǎng)階段及各階段的特點(diǎn)。1）首先形成無(wú)序分布的三維核，然后少量的沉積物迅速達(dá)到飽和密度，這些核隨后形成所觀察到的島，島的形狀由

8、界面能和沉積條件決定。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程受擴(kuò)散控制，即吸附和亞臨界原子團(tuán)在基片表面擴(kuò)散并被穩(wěn)定島俘獲。 （2）當(dāng)島通過(guò)進(jìn)一步沉積而增大尺寸時(shí)，島彼此靠近，大島似乎以合并小島而生長(zhǎng)。島密度以沉積條件決定的速率單調(diào)減少。這一階段（稱(chēng)為合并階段I）涉及島間通過(guò)擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)可觀的質(zhì)量傳遞。（3）當(dāng)島分布達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，大尺寸島的迅速合并導(dǎo)致形成聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，島將變平以增加表面覆蓋度。這個(gè)過(guò)程（稱(chēng)合并階段II）開(kāi)始時(shí)很迅速，一旦形成網(wǎng)絡(luò)便很快慢下來(lái)。網(wǎng)絡(luò)包含大量的空隧道，在外延生長(zhǎng)情況下，這些隧道是結(jié)晶學(xué)形貌中的孔洞。（4）生長(zhǎng)的最后階段是需要足夠量的沉積物緩慢填充隧道過(guò)程。不管大面積空位在合并形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的何處

9、形成，都有二次成核發(fā)生。這一二次成核隨著進(jìn)一步沉積，一般緩慢生長(zhǎng)和合并。· 簡(jiǎn)述薄膜生長(zhǎng)的三種模式及生長(zhǎng)條件。（l）島狀模式。當(dāng)最小的穩(wěn)定核在基片上形成就會(huì)出現(xiàn)島狀生長(zhǎng)，它在三維尺度生長(zhǎng)，最終形成多個(gè)島。當(dāng)沉積物中的原子或分子彼此間的結(jié)合較之與基片的結(jié)合強(qiáng)很多時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種生長(zhǎng)模式。（2）單層模式。在單層生長(zhǎng)模式中，最小的穩(wěn)定核的擴(kuò)展以壓倒所有其他方式出現(xiàn)在二維空間，導(dǎo)致平面片層的形成，在這一生長(zhǎng)模式中，原子或分子之間的結(jié)合要弱于原子或分子與基片的結(jié)合。第一個(gè)完整的單層會(huì)被結(jié)合稍松弛一些的第二層所覆蓋。只要結(jié)合能的減少是連續(xù)的，直至接近體材料的結(jié)合能值，單層生長(zhǎng)模型便可自持。（3）

10、層島復(fù)合模式。層島模式是上述兩種模式的中間復(fù)合。在這種模式中，在形成一層或更多層以后，隨后的層狀生長(zhǎng)變得不利，而島開(kāi)始形成。從二維生長(zhǎng)到三維生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變，人們還未認(rèn)識(shí)清楚其緣由，但任何干擾層狀生長(zhǎng)結(jié)合能特性的單調(diào)減小因素都可能是出現(xiàn)層島生長(zhǎng)模式的原因。 · 簡(jiǎn)述薄膜組分及結(jié)構(gòu)表征的主要分析方法。X射線衍射方法、低能電子衍射和反射式高能電子衍射X射線能量色散譜、俄歇電子能譜、X射線光電子能譜、盧瑟福背散射技術(shù)、二次離子質(zhì)譜 化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition，簡(jiǎn)稱(chēng)CVD)是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)

11、而制得固體材料的工藝技術(shù)。1. 激光化學(xué)氣相沉積 反應(yīng)由激光激發(fā)的化學(xué)氣相沉積方法。1. 電鍍電鍍是利用電解的原理將導(dǎo)電體鋪上一層金屬的方法。1. 化學(xué)鍍化學(xué)鍍也稱(chēng)無(wú)電解鍍或者自催化鍍，是在無(wú)外加電流的情況下借助合適的還原劑，使鍍液中金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的 1 種鍍覆方法。1. LB技術(shù)LB膜技術(shù)在適當(dāng)?shù)臈l件下，不溶物單分子層可以通過(guò)特定的方法轉(zhuǎn)移到固體基底上，并且基本保持其定向排列的分子層結(jié)構(gòu)。1. 金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法是在基板上成長(zhǎng) 半導(dǎo)體 薄膜的一種方法。1. 真空蒸鍍真空蒸鍍是將待成膜的物質(zhì)置于真空中進(jìn)行蒸發(fā)或升華，使之在工件或基片表面析出的過(guò)程。

12、1. 濺射用帶電粒子轟擊靶材，加速的離子轟擊固體表面時(shí)，發(fā)生表面原子碰撞并發(fā)生能量和動(dòng)量的轉(zhuǎn)移，使靶材原子從表面逸出并淀積在襯底材料上的過(guò)程。1. 離子鍍離子鍍?cè)谡婵諚l件下，利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)部分電離，并在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子的轟擊下，將蒸發(fā)物質(zhì)或其反應(yīng)物沉積在基片上的方法。1. 分子束外延在超高真空條件下，由裝有各種所需組分的爐子加熱而產(chǎn)生的蒸氣，經(jīng)小孔準(zhǔn)直后形成的分子束或原子束，直接噴射到適當(dāng)溫度的單晶基片上，同時(shí)控制分子束對(duì)襯底掃描，就可使分子或原子按晶體排列一層層地“長(zhǎng)”在基片上形成薄膜。1. 盧瑟福背散射（RBS）通過(guò)將一束確定能量的高能離子束（通常是質(zhì)子或粒子）打到

13、待分析材料上，檢測(cè)背向反射的離子的能量，即可確定靶原子的種類(lèi)、濃度和深度分布。1. X射線光電子譜（XPS）以X射線為激發(fā)光源的光電子能譜1. 俄歇電子譜（AES）俄歇電子能譜(AES、Auger)是一種利用高能電子束為激發(fā)源的表面分析技術(shù). AES分析區(qū)域受激原子發(fā)射出具有元素特征的俄歇電子。紅外吸收和拉曼散射紅外吸收是指物質(zhì)對(duì)紅外光的吸收。拉曼散射指光波在被散射后頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。描述旋片式機(jī)械泵、復(fù)合分子泵、油擴(kuò)散泵、低溫泵的工作原理及范圍。 旋片式機(jī)械泵：轉(zhuǎn)子帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)葉片處于入口時(shí)，葉片從轉(zhuǎn)子中伸出最長(zhǎng)，此時(shí)，介質(zhì)進(jìn)入，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，葉片將逐漸縮短，葉片與泵體的空間也將越來(lái)

14、越小，直逼出口，最終將介質(zhì)送出。復(fù)合式分子泵的形式很多，按結(jié)構(gòu)分，主要有兩種：一種是渦輪葉片與盤(pán)式牽引泵的串聯(lián)組合；另一種是渦輪葉片與筒式牽引泵的串聯(lián)組合。渦輪級(jí)主要用來(lái)提高泵的抽速，一般采用有利于提高抽速的葉片形狀，級(jí)數(shù)在l0級(jí)以內(nèi)。牽引級(jí)主要用來(lái)增加泵的壓縮比，提高泵的出口壓力。油擴(kuò)散泵所使用的任何泵油，都是蒸氣壓不同的多組分的混合物。因此，要提高油擴(kuò)散泵的抽氣和真空性能，泵在工作中自身還要對(duì)泵油進(jìn)行分餾和凈化。分餾目的是使高蒸氣壓組分的油不進(jìn)入高真空工作噴嘴（高真空端的噴嘴）；凈化目的是使高蒸氣壓組分的油在工作過(guò)程中不斷為前級(jí)泵所抽除，使油逐漸趨于純凈.低溫泵內(nèi)設(shè)有由液氦或制冷機(jī)冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝結(jié)，并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力，從而達(dá)到抽氣作用。描述測(cè)量高、低真空的電離規(guī)、電阻規(guī)和熱偶規(guī)的原理和使用范圍。電阻規(guī)：當(dāng)給熱絲加恒定的電流時(shí)，由于氣壓不同通過(guò)氣體