薄膜物理期末考試孫喜蓮版

1、 薄膜物理與技術(shù)（孫喜蓮版）一：填空題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，四個(gè)區(qū)域。2. 在真空條件下，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，和。4. 氣體捕獲泵是通過各種材料特有的將被抽氣體吸除，以達(dá)到所需真空。5. 真空計(jì)種類很多，通常按測量原理可分為和。6. 氣體的吸附現(xiàn)象可分為 和。7. 化學(xué)氣相反應(yīng)沉積的反應(yīng)器的設(shè)計(jì)類型可分為，和。8 電鍍方法只適用于在上沉積金屬和合金，薄膜材料在電解液中是以    的形式存在。制備有序單分子膜的方法是。9 不加任何電場，直接通過化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)薄膜沉積

2、的方法叫   。10 物理氣相沉積過程的三個(gè)階段：，和。11.在相同條件下，小平面蒸發(fā)源的中心膜厚為點(diǎn)蒸發(fā)源中心膜厚的 倍。12. 在反應(yīng)蒸發(fā)中，蒸汽原子與活性氣體之間的反應(yīng)主要發(fā)生在 。13. 濺射過程中所選擇的工作區(qū)域是，基板常處于區(qū)，陰極和基板之間的距離至少應(yīng)是寬度的兩倍。14. 在氣體成分和電極材料一定條件下，起輝電壓V只與 和 的乘積有關(guān)。15.磁控濺射具有兩大特點(diǎn)是 和 。16.直流二極濺射依賴離子轟擊陰極所發(fā)射的次級(jí)電子來維持  。17.射頻電極在靶材上的效應(yīng)使得氣體離子對(duì)其自發(fā)的轟擊和濺射。18.在離子鍍成膜過程中，同時(shí)存在   

3、;和  作用，只有當(dāng)前者超過后者時(shí)，才能發(fā)生薄膜的沉積。19 薄膜的形成過程一般分為：、。20 原子聚集理論中最小穩(wěn)定核的結(jié)合能是以為最小單位不連續(xù)變化的。21薄膜成核生長階段的高聚集來源于：、。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。22 薄膜生長的三種模式有、。23 在薄膜中存在的四種典型的缺陷為： 、和 。24 列舉四種薄膜組分分析的方法： 、和 。25 電子衍射圖案對(duì)于單晶衍射為，精細(xì)多晶為，大晶粒多晶且包含織構(gòu)       為。26 紅外吸收是由引起變化的分子振動(dòng)產(chǎn)生的，而拉曼散射則是由引起變化的分子

4、振動(dòng)產(chǎn)生的。由于作用的方式不同，對(duì)于具有對(duì)稱中心的分子振動(dòng)，不敏感，敏感；相反，對(duì)于具有反對(duì)稱中心的分子振動(dòng)，敏感而不敏感。對(duì)于對(duì)稱性高的分子振動(dòng)，敏感。27 薄膜應(yīng)力是薄膜重要的力學(xué)性質(zhì)，它對(duì)薄膜的實(shí)際應(yīng)用影響很大，它可以分為和      。28 和 是測量薄膜樣品中分子振動(dòng)的振動(dòng)譜，前者是光譜，而后者是光譜。29 表征濺射特性的主要參數(shù)有、濺射粒子的速度和能量等。30 薄膜的組織結(jié)構(gòu)分為四種類型：， 和。1.粗真空；低真空；高真空；超高真空2.低3.旋轉(zhuǎn)式機(jī)械真空泵；油擴(kuò)散泵；復(fù)合分子泵4.吸氣；吸氣作用5.絕對(duì)真空計(jì)；相對(duì)真空計(jì)6.物理吸

5、附；化學(xué)吸附7.常壓式；低壓式；熱壁式；冷壁式8.導(dǎo)電的基片；正離子；鋪展9.化學(xué)鍍10.從源材料中發(fā)射出粒子；粒子輸運(yùn)到基片；粒子在基片上凝結(jié)、成核、長大、成膜11. 412.基片上13.異常輝光區(qū)、負(fù)輝光區(qū)、克魯克斯暗區(qū)14.氣體壓強(qiáng)p和電極距離15.較低工作壓強(qiáng)下得到較高沉積率、較低基片溫度下獲得高質(zhì)量薄膜。16.輝光放電17.負(fù)偏壓18.沉積、濺射19.凝結(jié)過程、核形成與生長過程、島形成與結(jié)合生長過程20.原子對(duì)的結(jié)合能21（1）高的沉積溫度；（2）氣相原子的高的動(dòng)能，對(duì)于熱蒸發(fā)意味著高沉積率；（3）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。2

6、2.薄膜形成與生長的三種模式：層狀生長，島狀生長，層狀-島狀生長23.空位、間隙原子、晶界、層錯(cuò)、24.盧瑟福散射、二次離子質(zhì)譜儀、X射線光電子能譜、俄歇電子能譜25.斑點(diǎn)      環(huán)      環(huán)加斑點(diǎn) 26.分子偶極、極化率、紅外、拉曼散射、紅外吸收、拉曼散射、拉曼散射27. 內(nèi)應(yīng)力和外應(yīng)力28. 紅外吸收光譜、拉曼散射光譜、紅外吸收光譜、拉曼散射光譜29.表征濺射特性的參量主要有 濺射率 、 濺射閾 、 濺射粒子的速度和能量 等。30.無定形結(jié)構(gòu)， 多晶結(jié)構(gòu)

7、 ，纖維結(jié)構(gòu) ， 單晶結(jié)構(gòu) 。1. 描述測量高、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):定義：利用測定熱絲電阻值隨溫度變化的真空計(jì)     電阻真空計(jì)的測量范圍為10510-2Pa。由于 是相對(duì)真空計(jì)，所測壓強(qiáng)對(duì)氣體的種類依 賴性較大，其校準(zhǔn)曲線是針對(duì)干燥的氮?dú)?或者空氣的，所以被測氣體成分變化較大， 則對(duì)測量結(jié)果要做一定的修正。另外長時(shí) 間使用后，容易因氧化而產(chǎn)生零點(diǎn)飄移， 所以要避免長時(shí)間接觸大氣或在高壓下工 作。熱偶規(guī):熱偶真空計(jì)是利用在低氣壓下氣體的熱導(dǎo)率 與氣體壓強(qiáng)間有依賴關(guān)系制成的。其中有一根細(xì) 金屬絲（鉑絲或鎢絲

8、）以恒定功率加熱，則絲的 溫度取決于輸入功率與散熱的平衡關(guān)系，而散熱 取決于氣體的熱導(dǎo)率。管內(nèi)壓強(qiáng)越低，即氣體分 子越稀薄，氣體碰撞燈絲帶走的熱量就越少，則 絲溫越高，從而熱偶絲產(chǎn)生的電動(dòng)勢越大。通過 測量熱偶絲的電動(dòng)勢來指示真空度了。 測量區(qū)間：10210-1Pa，（高于100Pa，氣 體的熱導(dǎo)率不再隨氣壓的變化而顯著變化； 低于0.1Pa，氣體分子傳導(dǎo)走的熱量在總加 熱功率中的比例過小，測量的靈敏度下 降。）電離規(guī): 熱陰極電離真空計(jì) 通稱電離真空計(jì)，主要用于 高真空測量。它是由圓筒式熱陰極電離規(guī)管和測 量線路兩部分組成。這種規(guī)管與三極電子管相似， 有 3個(gè)電極：陰極（

9、燈絲）、螺旋形柵極（加速 極）和圓筒形收集極。測量時(shí)，規(guī)管與被測真空 系統(tǒng)相連。通電后，熱陰極發(fā)射電子，在飛向帶 正電位的加速極的路程中與管內(nèi)空間的低壓氣體 分子碰撞,使氣體分子電離。電離所產(chǎn)生的電子和 離子,分別在加速極和收集極（帶負(fù)電位）上形成 電子流Ie和離子流Ii。在被測氣體壓力低于10-1帕 的狀況下,當(dāng)電子流Ie恒定時(shí)，離子流Ii與被測真 空系統(tǒng)中的氣體分子密度（亦即壓力p）成正比。 因此,離子流的大小就可作為壓力的度量。這種真 空計(jì)的測量范圍為10-110-5帕。 什么是真空？常見的真空單位有哪些？ 描述四種真空范圍及其特點(diǎn)。真空：氣體分子數(shù)量低于大氣壓狀態(tài)的

10、空間。但不是完全空 的。 真空術(shù)語： 本底真空度：全密封真空腔體內(nèi)抽空時(shí)的氣壓。 工作真空度：實(shí)驗(yàn)或工藝過程中所必需的氣體壓力。 極限真空度：沒有漏氣和內(nèi)壁脫氣條件下，真空泵所能達(dá) 到的最低氣壓。 真空規(guī)：測量真空中氣壓的儀表或傳感器。 真空度單位：氣壓的單位。 真空度就是真空中的氣壓。真空度的測量就是氣壓的測量真空單位： 帕（Pa） 托（torr） 毫巴（mba） 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）粗真空     102-105    Pa低真空       

11、;102-10-1       Pa      高真空       10-1    -10-6   Pa超高真空    <10-6  Pa極高真空     <10-10Pa 如要設(shè)計(jì)一個(gè)真空度為5x10-4Pa的高真空系統(tǒng)，需要哪些真空泵、測試元件和閥門（3

12、個(gè)閥），畫出系統(tǒng)框圖，并描述獲得該真空的操作過程。3.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。答：旋片式機(jī)械真空泵:機(jī)械泵是運(yùn)用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸 氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷 膨脹，從而獲得真空的裝置。它可以直接在大 氣壓下開始工作，極限真空度一般為11×10- 2Pa，抽氣速率與轉(zhuǎn)速及空腔體積V的大小有關(guān)， 一般在每秒幾升到每秒幾十升之間。旋片式機(jī)械泵通常由 轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu) 構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定子 的圓柱形空腔內(nèi)切位置上， 空腔上連接進(jìn)氣管和出氣 閥門。轉(zhuǎn)子中鑲有兩塊旋 片，旋片間用彈簧連接， 使旋片緊壓在定子空腔的 內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子

13、的轉(zhuǎn)動(dòng)是由 馬達(dá)帶動(dòng)的，定子置于油 箱中，油起到密封、潤滑 與冷卻的作用。工作原理： 當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由被抽容器 通過進(jìn)氣管被吸入，旋片隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)使與進(jìn)氣管 相連的區(qū)域不斷擴(kuò)大，而氣體就不斷地被吸入。當(dāng)轉(zhuǎn) 子達(dá)到一定位置時(shí)，另一旋片把被吸入氣體的區(qū)域與 被抽容器隔開，并將氣體壓縮，直到壓強(qiáng)增大到可以 頂開出氣口的活塞閥門而被排出泵外，轉(zhuǎn)子的不斷轉(zhuǎn) 動(dòng)使氣體不斷地從被抽容器中抽出。n特點(diǎn)與使用：單獨(dú)使用或用作其他泵的前級(jí)泵，低 真空系統(tǒng)。2.復(fù)合分子泵:分子泵是旋葉式機(jī)械真空泵的一大發(fā)展，同機(jī)械泵一樣，分子泵也屬于氣體傳輸泵，但它是一種無油類泵，可以與前級(jí)泵構(gòu)成組合裝置，從而獲取超高

14、真空。    范圍：超高真空  10-6  Pa3.油擴(kuò)散泵:擴(kuò)散泵是利用氣體擴(kuò)散現(xiàn)象來抽氣的，它不 能直接在大氣壓下工作，而需要一定的預(yù)備真空 度（1.330.133Pa）。一般與旋片機(jī)械泵串聯(lián)使 用。油擴(kuò)散泵的極限真空度主要取決于油蒸汽壓 和氣體分子的反擴(kuò)散，一般能達(dá)到1.33×10-5 1.33×10-7Pa。抽氣速率與結(jié)構(gòu)有關(guān)，每秒幾升 幾百升不等。4.低溫泵:工作原理：依靠氣體分子在低溫條件下自發(fā)凝結(jié)或被其他物質(zhì)表面吸附的性 質(zhì)對(duì)氣體分子的去除，進(jìn)而獲得高真空的裝置。真空度依賴于低溫度，吸附 物質(zhì)的表面積和吸附氣體

15、的種類等. 極限真空度：10-110-8 Pa二：名詞解釋1. 化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition)是利用氣態(tài)的先驅(qū)反應(yīng)物，通過原子、分子間化學(xué)反應(yīng)的途徑生成固態(tài)薄膜的技術(shù)。2.激光化學(xué)氣相沉積激光化學(xué)氣相沉積是通過使用激光源產(chǎn)生出來的激光束實(shí)現(xiàn)化學(xué)氣相沉積的一種方法。3.電鍍電鍍是電流通過在導(dǎo)電液（稱為電解液）中的流動(dòng)而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終在陰極上（電解）沉積某一物質(zhì)的過程。4.化學(xué)鍍化學(xué)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?；瘜W(xué)鍍不加電場、直接通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。5.LB技術(shù)答：l93

16、3年Katharine Blodgtt 和Irving Langmuir發(fā)現(xiàn)利用分子活性在氣液界面上形成凝結(jié)膜，將該膜逐次疊積在基片上形成分子層（或稱膜）的技術(shù)，后被稱為Longmuir-Blodgett（LB）技術(shù)。 6. 金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積是采用加熱方式將化合物分解而進(jìn)行外延生長半導(dǎo)體化合物的方法。7. 真空蒸鍍將待成膜的物質(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程。8.濺射答：在某一溫度下，如果固體或液體受到適當(dāng)?shù)母吣芰Ｗ樱ㄍǔ殡x子）的轟擊，則這些原子通過碰撞有可能獲得足夠的能量從表面逃逸，這一將原子從表面發(fā)射出去的方式稱為濺射。 9. 離子鍍?cè)?/p>

17、真空條件下，利用氣體放電 使氣體或被蒸發(fā)物部分離化，產(chǎn)生 離子轟擊效應(yīng)，最終將蒸發(fā)物或反 應(yīng)物沉積在基片上。結(jié)合蒸發(fā)與濺 射兩種薄膜沉積技術(shù)而發(fā)展的一種 PVD方法。10. 分子束外延是一種超 精密和極精確的薄膜生長技術(shù)。其利用的是蒸發(fā) 原理，將分子束射至單晶襯底上生長單晶外延層 的方法。11. 盧瑟福背散射（RBS）以離子作為探測束，與靶原子進(jìn)行彈性碰撞。根 據(jù)彈性散射理論，分析背散射所攜帶的有關(guān)靶原子的 信息，得到最表層的信息。12. X射線光電子譜（XPS）當(dāng)入射線為X射線時(shí)，即形成X射線光電子能譜。13.俄歇電子譜（AES）一定能量的電子束(或X射線)激發(fā)樣品 俄歇效應(yīng)，通過檢測俄歇電

18、子的能量和強(qiáng)度，從而獲得有關(guān)材料表面化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的信息的方法。14. 紅外吸收和拉曼散射紅外吸收譜是由分子中振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的分子吸收光譜。拉曼散射：光通過介質(zhì)時(shí)，由于入射光與分子運(yùn)動(dòng)相互作用而引起頻率發(fā)生變化的散射。三、簡答題1、 電阻真空計(jì)和電離真空計(jì)的工作原理及特點(diǎn)。2、 什么叫真空？寫出真空區(qū)域的劃分及對(duì)應(yīng)的真空度。 不論哪一種類型上的真空，只要在給定空間內(nèi)，氣體壓強(qiáng)低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)，均稱之為真空。為了研究真空和實(shí)際使用方便，常常根據(jù)各壓強(qiáng)范圍內(nèi)不同的物理特點(diǎn)，把真空劃分為以下幾個(gè)區(qū)域：（1）粗真空：l´105 l´102 Pa，（2）低真空：l

19、´102 1´10-1Pa，（3）高真空：l´10-1 1´10-6Pa和（4）超高真空：< 1´10-6Pa。3、列舉常見的真空蒸發(fā)鍍膜的類型（至少五種）。電阻加熱法閃爍蒸發(fā)激光蒸發(fā)電子束蒸發(fā)電弧蒸發(fā)射頻蒸發(fā)4、 什么是真空蒸發(fā)鍍膜法？其基本過程有哪些？答： 真空蒸發(fā)鍍膜法（簡稱真空蒸鍍） 在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料， 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， 使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，入射 到固體（稱為襯底或基片）表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜 的方法。 由于

20、真空蒸發(fā)法或真空蒸鍍法主要物理過程是通過 加熱蒸發(fā)材料而產(chǎn)生，所以又稱為熱蒸發(fā)法 熱蒸發(fā)法。 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程。 （1）加熱蒸發(fā)過程，固相/液相氣相； （2）氣化原子或分子在蒸發(fā)源與基片之間的輸運(yùn)， 即飛行過程； （3）蒸發(fā)原子或分子在基片上的沉積過程。5、 什么是濺射鍍膜？列舉常見的濺射鍍膜的類型（至少三種）。 濺射是指荷能粒子(如正離子)轟擊靶材，使靶材表面原 子或原子團(tuán)逸出的現(xiàn)象。逸出的原子在工件表面形成與靶 材表面成分相同的薄膜 直流濺射磁控濺射離子束濺射對(duì)靶濺射射頻濺射交流濺射反應(yīng)濺射三極濺射6、 簡述正常輝光放電和異常輝光放電

21、的特征。 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。 當(dāng)整個(gè)陰極均成為有效放電區(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(gè)放電區(qū)就是濺射區(qū)域。7、 磁控濺射為什么具有“低溫”、“高速”兩大特點(diǎn)？ 在磁控濺射中，由于運(yùn)動(dòng)電子在磁場中受到洛侖茲力，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)發(fā)生彎曲甚至產(chǎn)生螺旋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)路徑變長，因而增加了與工作氣體分子碰撞的次數(shù)，使等離子體密度增大，從而磁控濺射速率得到很大的提高，而且可以在較低的濺射電壓和氣壓下工作，降低薄膜污染的傾向；另一方面也提高了入射到襯底表面的原子的能量，因而可以在很

22、大程度上改善薄膜的質(zhì)量。同時(shí)，經(jīng)過多次碰撞而喪失能量的電子到達(dá)陽極時(shí)，已變成低能電子，從而不會(huì)使基片過熱。因此磁控濺射法具有“高速”、“低溫”的優(yōu)點(diǎn)。8、 簡述核形成與生長的物理過程。吸附 擴(kuò)散遷移 凝結(jié) 臨界核 穩(wěn)定核答：核形成與生長有四個(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，其中有一部分因能量較大而彈性反射回去，另一部分則吸附在基體表面上。在吸附的氣相原子中有一小部分因能量稍大而再蒸發(fā)出去。（3分） （2） 吸附氣相原子在基體表面上擴(kuò)散遷移，互相碰撞結(jié)合成原子對(duì)或小原子團(tuán)并凝結(jié)在基體表面上。（3分） （3） 這種原子團(tuán)和其他吸附原子碰撞結(jié)合，或者釋放一個(gè)單原子。這個(gè)過程反

23、復(fù)進(jìn)行，一旦原子團(tuán)中的原子數(shù)超過某一個(gè)臨界值，原子團(tuán)進(jìn)一步與其他吸附原子碰撞結(jié)合，只向著長大方向發(fā)展形成穩(wěn)定的原子團(tuán)。含有臨界值原子數(shù)的原子團(tuán)稱為臨界核，穩(wěn)定的原子團(tuán)稱為穩(wěn)定核。（2分） （4） 穩(wěn)定核再捕獲其他吸附原子，或者與入射氣相原子相結(jié)合使它進(jìn)一步長大成為小島。（2分）9、 簡述離子轟擊的作用有哪些？（至少三點(diǎn)）答：（1）離子轟擊對(duì)基片表面起到濺射清洗作用。（2） 離子轟擊會(huì)使基片表面產(chǎn)生缺陷。（3） 離子轟擊有可能導(dǎo)致基片結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞。（4） 離子轟擊會(huì)使基片表而形貌發(fā)生變化。（5） 離子轟擊可能造成氣體在基片表面的滲入，同時(shí)離子轟擊的加熱作用也會(huì)引起滲入氣體的釋放。（6） 離子轟

24、擊會(huì)導(dǎo)致基片表面溫度升高，形成表面熱。（7）離子轟擊有可能導(dǎo)致基片表面化學(xué)成分的變化。10、 簡述直流輝光放電等離子體產(chǎn)生的過程。答：在兩極加上電壓，系統(tǒng)中的氣體因宇宙射線輻射會(huì)產(chǎn)生一些游離離子和電子，但其數(shù)量是很有限的，因此所形成的電流是非常微弱的，這一區(qū)域AB稱為無光放電區(qū)。隨著兩極間電壓的升高，帶電離子和電子獲得足夠高的能量，與系統(tǒng)中的中性氣體分子發(fā)生碰撞并產(chǎn)生電離，進(jìn)而使電流持續(xù)地增加，此時(shí)由于電路中的電源有高輸出阻抗限制致使電壓呈一恒定值，這一區(qū)域BC稱為湯森放電區(qū)。在此區(qū)域，電流可在電壓不變情況下增大。當(dāng)電流增大到一定值時(shí)（C點(diǎn)），會(huì)發(fā)生“雪崩”現(xiàn)象。離子開始轟擊陰極，產(chǎn)生二次電子

25、，二次電子與中性氣體分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生更多的離子，離子再轟擊陰極，陰極又產(chǎn)生出更多的二次電子，大量的離子和電子產(chǎn)生后，放電便達(dá)到了自持，氣體開始起輝，兩極間的電流劇增，電壓迅速下降，放電呈負(fù)阻特性，這一區(qū)域CD 叫做過渡區(qū)。 在D點(diǎn)以后，電流平穩(wěn)增加，電壓維待不變，這一區(qū)域DE稱為正常輝光放電區(qū)。在這一區(qū)域，隨著電流的增加，轟擊陰極的區(qū)域逐漸擴(kuò)大，到達(dá)E 點(diǎn)后，離子轟擊已覆蓋至整個(gè)陰極表面。此時(shí)繼續(xù)增加電源功率，則使兩極間的電流隨著電壓的增大而增大，這一區(qū)域EF 稱做“異常輝光放電區(qū)”。 在異常輝光放電區(qū)，電流可以通過電壓來控制，從而使這一區(qū)域成為濺射所選擇的工作區(qū)域。在F 點(diǎn)以后，繼續(xù)增加電

26、源功率，兩極間的電流迅速下降，電流則幾乎由外電阻所控制，電流越大，電壓越小，這一區(qū)域FG 稱為弧光放電區(qū)”。 11、 簡述濺射率的影響因素。答：（1）濺射率與入射離子的種類、能量、角度以及靶材的種類、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。濺射率依賴于人射離子的質(zhì)量，質(zhì)量越大，濺射率越高。（2）在入射離子能量超過濺射閾值后，隨著入射離子能量的增加，在150eV 以前，濺射率與入射離子能量的平方成正比；在15010000eV范圍內(nèi)，濺射率變化不明顯；入射能量再增加，濺射率將呈下降趨勢。（3）濺射率隨著入射離子與靶材法線方向所成的角（入射角）的增加而逐漸增加。在0° 60°范圍內(nèi)，濺射率與入射角q 服從1

27、/cosq 規(guī)律；當(dāng)入射角為60°80°時(shí)，濺射率最大，入射角再增加時(shí)，濺射率將急劇下降；當(dāng)入射角為90°時(shí)，濺射率為零。濺射率一般隨靶材的原子序數(shù)增加而增大，元素相同，結(jié)構(gòu)不同的靶材具有不同的濺射率。另外，濺射率還與靶材溫度、濺射壓強(qiáng)等因素有關(guān)。12、 簡述薄膜生長階段及各階段的特點(diǎn)。答：（1）首先形成無序分布的三維核，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，島的形狀由界面能和沉積條件決定。整個(gè)生長過程受擴(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。

28、島密度以沉積條件決定的速率單調(diào)減少。這一階段（稱為合并階段I）涉及島間通過擴(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)過程（稱合并階段II）開始時(shí)很迅速，一旦形成網(wǎng)絡(luò)便很快慢下來。網(wǎng)絡(luò)包含大量的空隧道，在外延生長情況下，這些隧道是結(jié)晶學(xué)形貌中的孔洞。（4）生長的最后階段是需要足夠量的沉積物緩慢填充隧道過程。不管大面積空位在合并形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的何處形成，都有二次成核發(fā)生。這一二次成核隨著進(jìn)一步沉積，一般緩慢生長和合并。 13、 簡述薄膜生長的三種模式及生長條件。答：（l）島狀模式（或Volmer-Weber模式）。當(dāng)最

29、小的穩(wěn)定核在基片上形成就會(huì)出現(xiàn)島狀生長，它在三維尺度生長，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)這種生長模式。（2）單層模式（或Frank-VanderMerwe模式）。在單層生長模式中，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，單層生長模型便可自持。（3）層島復(fù)合模式（或Stranski Krastanov 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，隨后的層狀生長變得不利，而島開始形成。從二維生長到三維生長的轉(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)層島生長模式的原因。14、 簡述薄膜組分及結(jié)構(gòu)表征的主要分析方法。薄膜組分離子作為探測束 的成分分析方法盧瑟福背散射（RBS）二次離子質(zhì)譜分析(SIMS)