薄膜物理 PPT課件

1、1. 無(wú)定形結(jié)構(gòu)無(wú)定形結(jié)構(gòu)(也稱為非晶結(jié)構(gòu)或玻璃態(tài)結(jié)構(gòu))其內(nèi)部原子的排列是無(wú)序的，更嚴(yán)格地說(shuō)，是不存在長(zhǎng)程的周期排列(在微觀尺度上可能存在有序的原子團(tuán))薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第1頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷相對(duì)于塊體材料來(lái)講，比較容易制備非晶態(tài)的薄膜這是由于薄膜的制備方法比較容易實(shí)現(xiàn)形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的外部條件，即較高的過(guò)冷度和低的原子擴(kuò)散能力第2頁(yè)/共69頁(yè)形成無(wú)定形薄膜的工藝條件是降低吸附原子的表面擴(kuò)散速率硫化物和鹵化物薄膜在基體溫度低于77K時(shí)可形成無(wú)定形薄膜降低表面擴(kuò)散速率的方法：薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷降低基體溫度、引入反應(yīng)氣體和摻雜有些氧化物薄膜(如TiO2、ZrO2、Al2O3等)，基體溫度在室溫

2、時(shí)有形成無(wú)定形薄膜的傾向?yàn)R射沉積W、Mo、Hf、Zr、Re膜時(shí)，加入原子百分比為1%的N2，所得的膜是非晶態(tài)第3頁(yè)/共69頁(yè)在10-210-3Pa氧分壓中蒸發(fā)鋁、鎵、銦和錫等超導(dǎo)薄膜，由于氧化層阻擋了晶粒生長(zhǎng)而形成無(wú)定形薄膜在83%ZrO2-17SiO2和67%ZrO2-33%MgO的摻雜薄膜中，由于兩種沉積原子尺寸的不同也可形成無(wú)定形薄膜；薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第4頁(yè)/共69頁(yè)2. 多晶結(jié)構(gòu)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷多晶結(jié)構(gòu)薄膜是由若干尺寸大小不等的晶粒所組成第5頁(yè)/共69頁(yè)用真空蒸發(fā)或陰極濺射法制備的薄膜，都是通過(guò)島狀結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)起來(lái)，必然產(chǎn)生許多晶粒間界形成多晶結(jié)構(gòu)在多晶薄膜中，常常出現(xiàn)一些塊狀材料未曾發(fā)現(xiàn)

3、的介穩(wěn)相結(jié)構(gòu)在薄膜形成過(guò)程中生成的小島就具有晶體的特征(原子有規(guī)則的排列)思考：由眾多小島聚結(jié)形成的薄膜是單晶還是多晶薄膜？薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第6頁(yè)/共69頁(yè)討論：晶界或晶粒間界所表現(xiàn)出兩個(gè)的特征：多晶薄膜中不同晶粒間的交界面稱為晶界或晶粒間界(1) 由于晶界中晶格畸變較大，因此晶界上原子的平均能量高于晶粒中內(nèi)部原子的平均能量，它們的差值稱為晶界能。高的晶界能量表明它有自發(fā)地向低能態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。晶粒的長(zhǎng)大和平直化都能減少界面面積，從而降低晶界能量。所以只要原子有足夠的動(dòng)能，在它遷移時(shí)就出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大和晶界平直化的結(jié)果薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第7頁(yè)/共69頁(yè)多晶薄膜中晶界 (晶粒間界)處原子擴(kuò)散問(wèn)題是薄膜物

4、理研究的一個(gè)重要內(nèi)容(2) 由于晶界中原子排列不規(guī)則，其中有較多的空位。當(dāng)晶粒中有微量雜質(zhì)時(shí)，因它要填入晶界中的空位，使系統(tǒng)的自由能增加要比它進(jìn)入晶粒內(nèi)部低。所以微量雜質(zhì)原子常常富集在晶界處，雜質(zhì)原子沿晶界擴(kuò)散比穿過(guò)晶粒要容易得多薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第8頁(yè)/共69頁(yè)3. 纖維結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu)薄膜是晶粒具有擇優(yōu)取向的薄膜。根據(jù)取向方向、數(shù)量的不同又可分為單重纖維結(jié)構(gòu)和雙重纖維結(jié)構(gòu)單重纖維結(jié)構(gòu)是各晶粒只在一個(gè)方向上擇優(yōu)取向，有時(shí)也稱為一維取向薄膜雙重纖維結(jié)構(gòu)是各晶粒在兩個(gè)方向擇優(yōu)取向，二維取向薄膜類似于單晶，它具有類似單晶的性質(zhì)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第9頁(yè)/共69頁(yè)在薄膜中晶粒的擇優(yōu)取向可發(fā)生在薄膜生長(zhǎng)的各個(gè)階

5、段：在非晶態(tài)基體上，大多數(shù)多晶薄膜都傾向于顯示擇優(yōu)取向初始成核階段、小島聚結(jié)階段和最后階段若吸附原子在基體表面上有較高的擴(kuò)散速率，晶粒的擇優(yōu)取向可發(fā)生在薄膜形成的初期階段在起始層中原子排列取決于基體表面、基體溫度、晶體結(jié)構(gòu)、原子半徑和薄膜材料的熔點(diǎn)若吸附原子在基體表面上擴(kuò)散速率較小，初始膜層不會(huì)出現(xiàn)擇優(yōu)取向薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第10頁(yè)/共69頁(yè)3. 單晶結(jié)構(gòu)單晶結(jié)構(gòu)薄膜通常是用外延工藝制備外延生長(zhǎng)的三個(gè)基本條件：(1) 吸附原子具有較高的擴(kuò)散速率，所以基體溫度和沉積速率就相當(dāng)重要(2) 基體與薄膜材料的結(jié)晶相容性。假設(shè)基體的晶格常數(shù)為a，薄膜的晶格常數(shù)為b。晶格失配數(shù)m = (b-a)/a。 m值

6、越小，外延生長(zhǎng)越容易實(shí)現(xiàn)(3) 要求基體表面清潔、光滑和化學(xué)穩(wěn)定性好薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第11頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第12頁(yè)/共69頁(yè)二、薄膜的晶體結(jié)構(gòu)薄膜的晶格常數(shù)常常和塊狀晶體不同薄膜的晶體結(jié)構(gòu)是指薄膜中各晶粒的晶型狀況在大多數(shù)情況下，薄膜中晶粒的晶格結(jié)構(gòu)與塊狀晶體是相同的，只是晶粒取向和晶粒尺寸與塊狀晶體不同產(chǎn)生晶格常數(shù)不同的兩個(gè)原因：(1) 薄膜材料本身的晶格常數(shù)與基體材料晶格常數(shù)不匹配(2) 薄膜中有較大的內(nèi)應(yīng)力和表面張力薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第13頁(yè)/共69頁(yè)由于晶格常數(shù)不匹配，在薄膜與基體的界面處晶粒的晶格發(fā)生畸變形成一種新晶格，以便和基體匹配晶格常數(shù)相差的百分比等于2%時(shí)，薄膜與基

7、體界面處晶格畸變層的厚度為幾個(gè)埃；當(dāng)相差的百分比等于4%時(shí)，薄膜與基體界面處晶格畸變層的厚度為幾百埃；當(dāng)相差的百分比大于12%時(shí)，晶格畸變達(dá)到完全不匹配的程度薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第14頁(yè)/共69頁(yè)rf22rS假設(shè)基體表面上有一個(gè)半球形的晶粒其半徑為r，單位面積的表面張力為晶粒產(chǎn)生的壓力為受力面積為薄膜的表面張力使薄膜晶格常數(shù)變化的情況可用理論計(jì)算說(shuō)明薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第15頁(yè)/共69頁(yè)pEaaVVV13EV：薄膜的彈性系數(shù) a： 晶格常數(shù)rrrp/2/22壓力強(qiáng)度為：根據(jù)虎克定律有：薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第16頁(yè)/共69頁(yè)晶格常數(shù)的變化比為rEaaV32晶格常數(shù)的變化比(應(yīng)變)與晶粒半徑成反比，晶粒越小晶

8、格常數(shù)變化比越大薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第17頁(yè)/共69頁(yè)三、表面結(jié)構(gòu)薄膜為了使它的總能量達(dá)到最低值，應(yīng)該有最小的表面積，即應(yīng)該成為理想的平面狀態(tài)實(shí)際上這種膜是無(wú)法得到的薄膜在沉積形成成長(zhǎng)過(guò)程中，入射到基體表面上的氣相原子是無(wú)規(guī)律的，所以薄膜表面具有一定的粗糙度薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第18頁(yè)/共69頁(yè)由于吸附原子的表面擴(kuò)散，使薄膜表面上的谷被填平，峰被削平，導(dǎo)致薄膜表面積不斷縮小，表面能逐步降低基體溫度較高的情況下，由于吸附原子在表面上擴(kuò)散，使得一些低能晶面得到發(fā)展。但在表面原子的擴(kuò)散作用下，生長(zhǎng)最快的晶面能消耗那些生長(zhǎng)較慢的晶面，導(dǎo)致薄膜的粗糙度進(jìn)一步增大薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第19頁(yè)/共69頁(yè)在基體溫度較低的

9、情況下，吸附原子在表面上橫向運(yùn)動(dòng)的能量較小，薄膜表面面積隨膜層厚度成線性增大。所得表面面積較大，形成多孔結(jié)構(gòu)薄膜，這種微孔內(nèi)表面積很大，而且可延續(xù)到最低層，形成柱狀體結(jié)構(gòu)如果沉積薄膜的真空度較低，形成的薄膜也是多孔性的薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第20頁(yè)/共69頁(yè)大多數(shù)蒸發(fā)薄膜有如下特點(diǎn)：(1) 呈現(xiàn)柱狀顆粒和空位組合結(jié)構(gòu)(2) 柱狀體幾乎垂直于基體表面生長(zhǎng)，而且上下兩端尺寸基本相同(3) 平行于基體表面的層與層之間有明顯的界面。上層柱狀體與下層柱狀體并不完全連續(xù)生長(zhǎng)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷所有真空蒸發(fā)薄膜都呈柱狀體結(jié)構(gòu)第21頁(yè)/共69頁(yè)原子的沉積過(guò)程可分為三個(gè)過(guò)程：由于發(fā)生上述過(guò)程均受到相應(yīng)過(guò)程的激活能控制，因

10、此薄膜結(jié)構(gòu)的形成與基體溫度Ts和蒸發(fā)材料熔點(diǎn)溫度Tm的比值Ts Tm密切相關(guān)(1) 氣相原子的沉積(2) 表面的擴(kuò)散(3) 薄膜內(nèi)的擴(kuò)散薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第22頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷當(dāng)Ts Tm小于0.45時(shí)，薄膜就呈柱狀結(jié)構(gòu)大多數(shù)薄膜都是在區(qū)域1的基體溫度下沉積，其柱狀體直徑為幾百個(gè) ，柱狀體之間有明顯的界面第23頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第24頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷濺射方法制備的薄膜組織可依沉積條件不同而呈現(xiàn)四種不同的組織形態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，除了襯底溫度因素以外，濺射氣壓對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)也有著顯著影響。這是因?yàn)?，濺射的氣壓越高，入射到襯底上的粒子受到氣體分子的碰撞越頻繁，粒子的能量越低

11、第25頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷在溫度很低、氣體壓力較高的條件下，入射粒子的能量很低。這種情況下形成的薄膜具有形態(tài)1型的微觀組織沉積組織呈現(xiàn)一種數(shù)十納米的細(xì)纖維狀的組織形態(tài)，纖維內(nèi)部缺陷密度很高或者就是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；纖維間的結(jié)構(gòu)明顯疏松，存在許多納米尺度的孔洞。此種膜的強(qiáng)度很低由于溫度低，原子的表面擴(kuò)散能力有限，沉積到襯底表面的原子即已失去了擴(kuò)散能力。同時(shí)，薄膜形成所需的臨界核心尺寸很小，因而在薄膜的表面上，沉積粒子會(huì)不斷形成新的核心第26頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷形態(tài)T型的組織是介于形態(tài)1和形態(tài)2的過(guò)渡型組織。此時(shí)沉積的溫度仍然很低，沉積過(guò)程中臨界核心的尺寸仍然很小形態(tài)1組織向形態(tài)T組織轉(zhuǎn)

12、變的溫度與濺射時(shí)的氣壓有關(guān)。濺射氣壓越低，即入射粒子的能量越高，則發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越向低溫方向移動(dòng)上述結(jié)果表明，入射粒子能量的提高有抑制形態(tài)1組織出現(xiàn)，促進(jìn)形態(tài)T組織出現(xiàn)的作用。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因在于濺射粒子能量的提高改善了薄膜表面原子的擴(kuò)散能量，使纖維邊界處的組織出現(xiàn)了明顯的致密化傾向第27頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷Ts Tm0.30.5溫度區(qū)間的形態(tài)2型的組織是原子表面擴(kuò)散進(jìn)行得較為充分時(shí)形成的薄膜組織。此時(shí)，原子在薄膜內(nèi)部的體擴(kuò)散雖然不充分，但原子的表面擴(kuò)散能力已經(jīng)提高，已經(jīng)可以進(jìn)行相當(dāng)距離的擴(kuò)散在這種情況下，形成的組織為各個(gè)晶粒分別外延而形成的均勻的柱狀晶組織，柱狀晶的直徑隨沉積溫度的

13、增加而增加。晶粒內(nèi)部缺陷密度較低，晶粒邊界的致密性較好，這使得薄膜具有較高的強(qiáng)度第28頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷襯底溫度的繼續(xù)升高(Ts Tm 0.5)使得原子的體擴(kuò)散發(fā)揮重要作用。此時(shí)，在沉積進(jìn)行的同時(shí)，薄膜內(nèi)將發(fā)生再結(jié)晶的過(guò)程，晶粒開始長(zhǎng)大，直至超過(guò)薄膜的厚度。薄膜的組織變?yōu)榻?jīng)過(guò)充分再結(jié)晶的粗大的等軸晶組織，晶粒內(nèi)部缺陷很低，如圖中顯示的形態(tài)3型的薄膜組織在形態(tài)2和形態(tài)3型組織的情況下，襯底的溫度已經(jīng)較高，因而濺射氣壓或入射粒子的能量對(duì)薄膜組織的影響變得比較小了蒸發(fā)法制備的薄膜與濺射法制備的薄膜組織相似，也可被相應(yīng)地劃分上述四種不同的組織形態(tài)。但由于在蒸發(fā)法時(shí)，入射粒子的能量很低，一般認(rèn)

14、為其不易形成形態(tài)T型的薄膜組織第29頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷Ts Tm 0.15時(shí)，薄膜組織為晶帶1型的細(xì)等軸晶，晶粒尺寸只有520 nm，組織中孔洞較多，組織較為疏松 0.15 Ts Tm 0.3 時(shí)，薄膜組織為晶帶T型，其特點(diǎn)是在細(xì)晶粒的包圍下出現(xiàn)了部分直徑約為50 nm尺寸稍大的晶粒Ts Tm 0.3 0.5時(shí)，晶帶2型的組織開始出現(xiàn) 0. 5 Ts Tm 以后，薄膜組織變?yōu)榫?型的粗大的等軸晶組織第30頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第二節(jié)薄膜的缺陷薄膜的體內(nèi)晶體缺陷和一般晶體的缺陷相同薄膜的表面和界面會(huì)出現(xiàn)和體缺陷不同的缺陷(如表面點(diǎn)缺陷)晶體缺陷是指實(shí)際晶體中與理想的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生

15、偏差的區(qū)域第31頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷晶體缺陷的類型：(1) 點(diǎn)缺陷：它在三維空間各方向上尺寸都很小，也稱為零維 缺陷如空位、間隙原子和異類原子等(2) 線缺陷：在兩個(gè)方向上尺寸很小，也稱為一維缺陷，主要 是位錯(cuò) (3) 面缺陷：它空間一個(gè)方向尺寸很小，另外兩個(gè)方向上尺寸 較大的缺陷，如晶界、相界和表面等第32頁(yè)/共69頁(yè)一、點(diǎn)缺陷1. 點(diǎn)缺陷的類型(a) 肖特基(Schottky)缺陷 (b) 弗侖克爾(Frenkel)缺陷 (c) 雜質(zhì)缺陷 薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第33頁(yè)/共69頁(yè)2. 薄膜中的點(diǎn)缺陷當(dāng)沉積速率很高、基板溫度較低時(shí)，就可能在薄膜中產(chǎn)生高濃度的空位缺陷薄膜中存在原子空位的效果

16、主要表現(xiàn)在晶體的體積和密度上。一個(gè)空位可使晶體體積大約減小二分之一的原子體積薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷薄膜中空位濃度在平衡濃度以上，所以它的密度比塊狀小，而且空位濃度隨著時(shí)間的增加而減小第34頁(yè)/共69頁(yè)在薄膜中點(diǎn)缺陷約占百分之幾個(gè)原子。在點(diǎn)缺陷中數(shù)量最多的是原子空位薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷在真空蒸發(fā)過(guò)程中溫度的急劇變化會(huì)在薄膜中產(chǎn)生很多點(diǎn)缺陷薄膜點(diǎn)缺陷對(duì)電阻率產(chǎn)生較大的影響第35頁(yè)/共69頁(yè)二、線缺陷(位錯(cuò))晶體中的位錯(cuò)類型有刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)和混合位錯(cuò)1. 線缺陷(位錯(cuò))的類型薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第36頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第37頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第38頁(yè)/共69頁(yè)位錯(cuò)是薄膜中最普遍存在的缺陷，

17、其密度約為10121013/cm2位錯(cuò)在塊狀優(yōu)質(zhì)晶體中，其密度約為104106/cm2位錯(cuò)在發(fā)生強(qiáng)烈塑性形變的晶體中，其密度約為10101012/cm2在薄膜中引起位錯(cuò)的原因：薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷(1) 基體引起的位錯(cuò) 如果薄膜和基體之間有晶格失配的位錯(cuò)，則在生長(zhǎng)單層的擬似性結(jié)構(gòu)時(shí)就會(huì)有位錯(cuò)產(chǎn)生。如果在基體上有位錯(cuò)，那么在基體上形成的薄膜就會(huì)因基體的位錯(cuò)而引起位錯(cuò)第39頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷(2) 小島的聚結(jié) 薄膜中產(chǎn)生位錯(cuò)的主要原因都來(lái)自小島的長(zhǎng)大和聚結(jié)。在多數(shù)的小島中其結(jié)晶方向都是任意的。特別是兩個(gè)晶體方向稍有不同的兩個(gè)小島相互聚結(jié)成長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生以位錯(cuò)形式小傾斜角晶粒晶界第40頁(yè)/共6

18、9頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第41頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第42頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第43頁(yè)/共69頁(yè)三、面缺陷面缺陷有晶界、相界、表面、堆積層錯(cuò)等薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第44頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第45頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷1. 晶粒間界薄膜中含有許多小晶粒，與塊狀材料相比，薄膜的晶粒間界面積較大思考：為什么薄膜材料的電阻率比塊體材料的電阻率大？第46頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷晶粒尺寸隨沉積速率的變化關(guān)系不像上述因素那么明顯當(dāng)退火熱處理在退火溫度下沉積的薄膜時(shí)，晶粒增大的效果則不顯著在高于沉積溫度下進(jìn)行退火熱處理可以改變晶粒尺寸。退火溫度越高，晶粒尺寸越大。熱處理較厚的膜這種效果

19、越明顯真空蒸發(fā)鍍膜中存在的另一種重要的面缺陷是層錯(cuò)缺陷第47頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第三節(jié)薄膜的其他問(wèn)題1. 成分的偏析第48頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷Si基片上蒸發(fā)鍍膜400 的Ti膜，然后再沉積厚度為100200 的Mo膜。 Mo膜只沉積到Ti膜的一部分，另一部分是裸露的Ti膜，最后將樣品在N2(或He) + H2(8 10%)中590退火30分鐘第49頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第50頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷密度是物理結(jié)構(gòu)的重要參量，通常它是用測(cè)量每單位面積和相應(yīng)的厚度的質(zhì)量確定的2. 薄膜的密度若薄膜是不連續(xù)的或多空洞疏松的，則其密度低于塊體值一般情況下，薄膜的厚度越小，其密

20、度也越??；當(dāng)厚度越來(lái)越大時(shí)，其密度值逐漸接近塊體值第51頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷第52頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷薄膜在制成后會(huì)十分緩慢的變化，變化的起因在于薄膜制備過(guò)程的急速冷卻而包含各種各樣的缺陷、變形等等3. 薄膜的經(jīng)時(shí)變化使用薄膜時(shí)，一般要求經(jīng)時(shí)變化越小越好要研究薄膜各種制備條件膜越薄，經(jīng)時(shí)變化越大第53頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷從圖中能得出什么結(jié)論？對(duì)我們有何啟發(fā)？在薄膜制備以后如果在高溫下放置數(shù)小時(shí)(取決于膜和基體材料)，往往會(huì)使以后的變化比較小，這種處理稱為老化第54頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷非晶態(tài)薄膜是處于一種熱力學(xué)非平衡狀態(tài)，或某種亞穩(wěn)態(tài)，這種體系具有較高能量，在退火

21、處理或其他作用的影響下，這種體系將釋放能量而向晶態(tài)轉(zhuǎn)化4. 晶態(tài)與非晶態(tài)的轉(zhuǎn)化在外界作用下，比如加熱或離子轟擊，將使晶態(tài)薄膜轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)薄膜第55頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷4. 1 晶態(tài)向非晶態(tài)的轉(zhuǎn)化在用高能離子注入進(jìn)行表層處理或材料的摻雜過(guò)程中，有時(shí)會(huì)發(fā)生晶態(tài)向非晶態(tài)轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象出現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的原因在于具有較高能量的粒子注入薄膜中，使晶體原子之間的價(jià)鍵遭到破壞，原子排列受到擾動(dòng)，結(jié)果形成了原子排列的無(wú)序狀態(tài)第56頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷通常，無(wú)定形化程度，或無(wú)定形范圍的延展，是劑量或成分的函數(shù)第57頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷4. 2 非晶態(tài)向晶態(tài)的轉(zhuǎn)化沉積的無(wú)定形薄膜，在一定溫度下退火，或用一定能量的激光退火，可能使其向晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，成為多晶薄膜，甚至是準(zhǔn)單晶薄膜第58頁(yè)/共69頁(yè)薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷5. 非晶薄膜形成的條件和制備方法直到目前為止，還沒(méi)有證明周期表中的任何元素都能制成非晶物質(zhì)，并能在環(huán)境溫度