薄膜物理與技術(shù)要點(diǎn)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Vm處有極大值,Vm稱為最可幾速率,2kT/m產(chǎn)為=1.4、%,vm速度分布平均速度:,8吸二啊加二1.59%分子運(yùn)動(dòng)平均距離均方根速度：-3kTm=3RTMl.73,RTM平均動(dòng)能真空的劃分：粗真空、低真空、高真空、超高真空.真空計(jì)：利用低壓強(qiáng)氣體的熱傳導(dǎo)和壓強(qiáng)有關(guān)；熱偶真空計(jì)利用氣體分子電離；電離真空計(jì)真空泵：機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、分子泵、羅茨泵機(jī)械泵：利用機(jī)械力壓縮和排除氣體擴(kuò)散泵：利用被抽氣體向蒸氣流擴(kuò)散的想象來(lái)實(shí)現(xiàn)排氣作用分子泵：前級(jí)泵利用動(dòng)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(gè)分子在連續(xù)兩次碰撞之間的路

2、程稱為自由程；其統(tǒng)計(jì)平均值成為平均自由程常用壓強(qiáng)單位的換算1Torr=133.322Pa1Pa=7.5x10-3Torr1mba=100Pa1atm=1.013*100000Pa真空區(qū)域的劃分、真空計(jì)、各種真空泵粗真空1X105to1X102Pa低真空1X102to1X10-1Pa高真空1X10-1to1X10-6Pa超高真空<1X10-6Pa旋轉(zhuǎn)式機(jī)械真空泵油擴(kuò)散泵復(fù)合分子泵屬于氣體傳輸泵,即通過(guò)氣體吸入并排出真空泵從而到達(dá)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(guò)各種吸氣材料特有的吸氣作用將被抽氣體吸除,以到達(dá)所需真空.不需要油作為介質(zhì),又稱為無(wú)油泵絕對(duì)真空

3、計(jì)：U型壓力計(jì)、壓縮式真空計(jì)相對(duì)真空計(jì):放電真空計(jì)、熱傳導(dǎo)真空計(jì)、電離真空計(jì)機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、分子泵的工作原理,真空計(jì)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(guò)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(shí)的溫度.2.克-克方程及其意義?克-克方程dP._H、.dT-T(Vg-Vs)_kT2二二2P,可以知道飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系,對(duì)于薄膜的制作技術(shù)有重要實(shí)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(duì)其的影響？根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)論,在氣體壓力為P時(shí),單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁上的分子數(shù)量

4、,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)那么的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài),每個(gè)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(jì)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剩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?jǐn)?shù).熱平衡條件下,單位時(shí)間通過(guò)單位面積的氣體分子數(shù)為氣體分子對(duì)基板的碰撞率.5 .點(diǎn)蒸發(fā)和小平面蒸發(fā)源特性？點(diǎn)蒸發(fā)源：能夠從各個(gè)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)射具有方向性,使在8角方向蒸發(fā)

5、的材料質(zhì)量和cos日成正比.6 .拉烏爾定律？如何限制合金薄膜的組分？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┱魵鈮撼艘匀芤褐腥軇┑奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù).在真空蒸發(fā)法制作合金薄膜時(shí),為保證薄膜組成,經(jīng)常采用瞬時(shí)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(dú)立地限制其蒸發(fā)速率,使到達(dá)基板的各種原子符合組成要求.7 .MBE的特點(diǎn)？外延：在一定的單晶材料襯底上,沿襯底某個(gè)指數(shù)晶面向外延伸生長(zhǎng)一層單晶薄膜.1） MBEW以嚴(yán)格限制薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和生長(zhǎng)速率.MBE雖然也是以氣體分子論為根底的蒸發(fā)過(guò)程,但它并不以蒸發(fā)溫度為限制參數(shù),而是以四極質(zhì)譜、原子吸收光譜等近代分析儀

6、器,精密控制分子束的種類和強(qiáng)度.2） MBE一個(gè)超高真空的物理淀積過(guò)程,即不需要中間化學(xué)反響,又不受質(zhì)量輸運(yùn)的影響,利用快門(mén)可對(duì)生長(zhǎng)和中斷進(jìn)行瞬時(shí)限制.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(yīng)和襯底雜質(zhì)對(duì)外延層自摻雜擴(kuò)散的影響.4） MBE一個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程,即將入射的中性粒子原子或分子一個(gè)一個(gè)地堆積在襯底上進(jìn)行生長(zhǎng),而不是一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程,所以它可以生長(zhǎng)普通熱平衡生長(zhǎng)難以生長(zhǎng)的薄膜.5） MBE生長(zhǎng)速率低,相當(dāng)于每秒生長(zhǎng)一個(gè)單原子層,有利于精確限制薄膜厚度、結(jié)構(gòu)和成分,形成陡峭的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu).特別適合生長(zhǎng)超晶格材料.6)MB爭(zhēng)超高真空

7、下進(jìn)行,可以利用多種外表分析儀器實(shí)時(shí)進(jìn)行成分、結(jié)構(gòu)及生長(zhǎng)過(guò)程分析,進(jìn)行科學(xué)研究.8.膜厚的定義？監(jiān)控方法？厚度：是指兩個(gè)完全平整的平行平面之間的距離,是一個(gè)可觀測(cè)到實(shí)體的尺寸.理想薄膜厚度：基片外表到薄膜外表之間的距離.由于實(shí)際上存在的外表是不平整和不連續(xù)的,而且薄膜內(nèi)部還可能存在著針孔、雜質(zhì)、晶體缺陷和外表吸附分子等,所以要嚴(yán)格的定義和測(cè)準(zhǔn)薄膜的厚度實(shí)際上比擬困難的.膜厚的定義,應(yīng)該根據(jù)測(cè)量的方法和目的來(lái)決定.稱重法微量天平法石英晶體振蕩法電學(xué)方法電阻法電容法電離式監(jiān)控記法光學(xué)方法光吸收法光干預(yù)法等厚干預(yù)條紋法觸針?lè)ú顒?dòng)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(diǎn)？

8、優(yōu)點(diǎn)：1.任何物質(zhì)都可以濺射,尤其是高熔點(diǎn)、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(fù)性好缺點(diǎn)：5濺射設(shè)備復(fù)雜,需要高壓裝置；6成膜速率較低0.01-0.5田.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(shí),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(qiáng)有關(guān).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

9、片,這個(gè)放電區(qū)就是濺射區(qū)域.3 .射頻輝光放電的特點(diǎn)？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(duì)二次電子的依賴,降低了擊穿電壓；3 .射頻電壓可以通過(guò)各種阻抗偶合,所以電極可以不是導(dǎo)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外表靶,使固體原子或者分子從外表射出的現(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(jì)算5.濺射機(jī)理？濺射現(xiàn)象是被電離氣體的離子在電場(chǎng)中加速并轟擊靶面,而將能量傳遞給碰撞處的原子,導(dǎo)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(gè)動(dòng)量轉(zhuǎn)移

10、過(guò)程該理論認(rèn)為,低能離子碰撞靶時(shí),不能直接從外表濺射出原子,而是把動(dòng)量傳遞給被碰撞的原子,引起原子的級(jí)聯(lián)碰撞.這種碰撞沿晶體點(diǎn)陣的各個(gè)方向進(jìn)行.碰撞因在最緊密排列的方向上最有效,結(jié)果晶體外表的原子從近鄰原子得到越來(lái)越多的能量.1 .濺射率隨入射離子能量增大而增大,在離子能量到達(dá)一定程度后,由于離子注入效應(yīng),濺射率減??；2 .濺射率的大小與入射離子的質(zhì)量有關(guān)；3 .當(dāng)入射離子能量小于濺射閾值時(shí),不會(huì)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(shí),濺射原子角度分布不完全符合余弦定律,與入射離子方向有關(guān)；6 .電子轟擊靶材不會(huì)發(fā)生濺射現(xiàn)象.7 .二極直流濺射、偏壓濺射、三極

11、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(dǎo)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(yáng)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(bǔ)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(yáng)極產(chǎn)生等離子體,靶相對(duì)于該等離子體為負(fù)電位.為把陰極發(fā)射的電子全部吸引過(guò)來(lái),陽(yáng)極上加正偏壓,20V左右.為使放電穩(wěn)定,增加第四個(gè)電極一一穩(wěn)定化電極.偏壓濺射：基片施加負(fù)偏壓,在淀積過(guò)程中,基片外表將受到氣體粒子的穩(wěn)定轟擊,隨時(shí)消除可能進(jìn)入薄膜外表的氣體,有利于提升薄膜純度,并且也可除掉粘除力弱的淀積粒子,對(duì)基片進(jìn)行清洗,外表凈化,還可改變淀積薄膜的結(jié)

12、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(chǎng)中吸收能量并在電場(chǎng)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(chǎng)來(lái)改變電子的運(yùn)動(dòng)方向,束縛并延長(zhǎng)電子運(yùn)動(dòng)軌跡,進(jìn)而提升電子對(duì)工作氣體的電離效率和濺射沉積率.在陰極靶的外表上形成一個(gè)正交的電磁場(chǎng).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(yáng)極,而在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下作擺線運(yùn)動(dòng).高能電子束縛在陰極外表與工作氣體分子發(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(shè)作用,利用濺射出的粒

13、子淀積在基片上制得薄膜.第四章1 .離子鍍膜的優(yōu)缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：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(duì)基片進(jìn)行清洗,在膜基界面形成過(guò)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(diǎn)：1膜層的缺陷密度高2高能粒子轟擊基片溫度高,需要進(jìn)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(gè)氣體放電的空間；將鍍料原子金屬原子或非金屬原子引進(jìn)放電空間,使其局部離化.離子鍍膜的原理及薄膜形成條件？10N60MP為薄膜質(zhì)量密度；M為淀積物質(zhì)的摩爾質(zhì)量

14、；NA阿佛加德羅常數(shù).為淀積原子在基片外表的淀積速率;濺射過(guò)程:103j0.631016j/cm2s淀積過(guò)程n.n.n./10NAj是入射離子形成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、活性反響離子鍍膜、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、活性反響離子鍍、射頻離子鍍的原理和特點(diǎn)？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(fù)電壓對(duì)其加速.特點(diǎn)：轟擊離子能量大,引起基片溫度升高,薄膜外表粗糙,質(zhì)量差；工藝參數(shù)難于限制.設(shè)備簡(jiǎn)單,技術(shù)容易實(shí)現(xiàn),用普通真空鍍膜機(jī)就可以改裝,因此也具有一定實(shí)用價(jià)值.附著力好.三極和多陰極型離子鍍特點(diǎn)：可

15、實(shí)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10-3Torr左右開(kāi)始放電；改變輔助陰極多陰極的燈絲電流來(lái)限制放電狀態(tài)；燈絲處于基板四周,擴(kuò)大了陰極區(qū)、改善了繞射性,減少了高能離子對(duì)工件的轟擊作用活性反響離子鍍：并用各種不同的放電方式使金屬蒸氣和反響氣體的分子、原子激活、離化、使其活化,促進(jìn)其間的化學(xué)反響,在基片外表就可以獲得化合物薄膜特點(diǎn)：增加了反響物的活性,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)速率及反響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

16、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(wú)公害.射頻離子鍍：通過(guò)分別調(diào)節(jié)蒸發(fā)源功率、線圈的鼓勵(lì)功率、基板偏壓等,可以對(duì)上述三個(gè)區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立的限制,由此可以在一定程度上改善膜層的物性.特點(diǎn)：蒸發(fā)、離化、加速三種過(guò)程可分別獨(dú)立限制,離化率靠射頻鼓勵(lì),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(jìn)行反響離子鍍；基板溫升低而且較容易限制；工作真空度較高,故鍍膜的繞射性差,射頻對(duì)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熱力學(xué)分析的主要目的?CVD熱力學(xué)分析的主要目的是預(yù)測(cè)某些特定條

17、件下某些CVD反響的可行性化學(xué)反響的方向和限度.在溫度、壓強(qiáng)和反響物濃度給定的條件下,熱力學(xué)計(jì)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(xué)分析可作為確定CVD工藝參數(shù)的參考2 .CVD過(guò)程自由能與反響平衡常數(shù)的過(guò)程判據(jù)？Gr與反響系統(tǒng)的化學(xué)平衡常數(shù)KP有關(guān).Gr-2.3RTlogKP3 .CVD熱力學(xué)根本內(nèi)容？反響速率及其影響因素?nm%=口p生成物/口pj反響物iT,jd按熱力學(xué)原理,化學(xué)反響的自由能變化AGr可以用反響物和生成物的標(biāo)準(zhǔn)自由能.,ERT來(lái)計(jì)算,即一一Gr=ZGf生成物-£AGf反響物較低襯底溫度下,.隨溫度按指數(shù)規(guī)律變化.較高襯底溫度下

18、,反響物及副產(chǎn)物的擴(kuò)散速率為決定反響速率的主要因素.4 .熱分解反響、化學(xué)合成反響及化學(xué)輸運(yùn)反響及其特點(diǎn)？熱分解反響：在簡(jiǎn)單的單溫區(qū)爐中,在真空或惰性氣體保護(hù)下加熱基體至所需溫度后,導(dǎo)入反響物氣體使之發(fā)生熱分解,最后在基體上沉積出固體圖層.特點(diǎn)：主要問(wèn)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(xué)合成反響：化學(xué)合成反響是指兩種或兩種以上的氣態(tài)反響物在熱基片上發(fā)生的相互反響.特點(diǎn)：比熱分解法的應(yīng)用范圍更加廣泛.可以制備單晶、多晶和非晶薄膜.容易進(jìn)行摻雜.化學(xué)輸運(yùn)反響：將薄膜物質(zhì)作為源物質(zhì)無(wú)揮發(fā)性物質(zhì),借助適當(dāng)?shù)臍怏w介質(zhì)與之反

19、響而形成舞期學(xué)縱有種氣態(tài)化合物經(jīng)過(guò)化學(xué)遷移或物理輸運(yùn)到與源區(qū)溫度不同的沉積區(qū),在基片上再通過(guò)逆反響使源物質(zhì)重新分解出來(lái),這種反響過(guò)程稱為化學(xué)輸運(yùn)反響.特點(diǎn)：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,反響物具有足夠的蒸氣壓,并能以適當(dāng)?shù)乃俣缺灰敕错懯遥? .反響產(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(diǎn)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(yīng)加熱或光輻射加熱.缺點(diǎn)是有較大溫差,溫度均勻性問(wèn)題需特別設(shè)計(jì)來(lái)克服.適合反響物在室溫下是氣

20、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,反響器壁加熱是為了預(yù)防反響物冷凝.管壁有反響物沉積,易剝落造成污染.7 .什么是開(kāi)管CVD?什么是閉管CVD?特點(diǎn)是什么？開(kāi)口CVD的特點(diǎn)：能連續(xù)地供氣和排氣；反響總處于非平衡狀態(tài)；在大多數(shù)情況下,開(kāi)口體系是在一個(gè)大氣壓或稍高于一個(gè)大氣壓下進(jìn)行的；開(kāi)口體系的沉積工藝容易限制,工藝重現(xiàn)性好,工件容易取放,同一裝置可反復(fù)屢次使用；有立式和臥式兩種形式.閉管法的優(yōu)點(diǎn)：污染的時(shí)機(jī)少,不必連續(xù)抽氣保持反響器內(nèi)的真空,可以沉積蒸氣壓高的物質(zhì).缺點(diǎn)：材料生長(zhǎng)速率慢,不適合大批量生長(zhǎng),一次性反響器,生長(zhǎng)本錢高；管內(nèi)壓力檢測(cè)困難等.關(guān)鍵環(huán)節(jié)：反響器材

21、料選擇、裝料壓力計(jì)算、溫度選擇和限制等.8 .什么是低壓CVD和等離子CVD?低壓CVD:氣相輸運(yùn)和反響.低壓下氣體擴(kuò)散系數(shù)增大,使氣態(tài)反響物和副產(chǎn)物的質(zhì)量傳輸速率加快,形成薄膜的反響速率增加.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(xué)氣相沉積稱為等離子化學(xué)氣相沉積.第六章1 .什么是化學(xué)鍍？它與化學(xué)沉積鍍膜的區(qū)別？化學(xué)鍍膜是指在復(fù)原劑的作用下,使金屬鹽中的金屬離子復(fù)原成原子,在基片外表沉積的鍍膜技術(shù),又稱無(wú)電源電鍍.化學(xué)鍍不加電場(chǎng)、直接通過(guò)化學(xué)反響實(shí)現(xiàn)薄膜沉積.化學(xué)鍍膜的復(fù)原反響必須在催化劑的作用下才能進(jìn)行,且沉積反響只發(fā)生在基片外表上.化學(xué)沉積鍍膜

22、的復(fù)原反響是在整個(gè)溶液中均勻發(fā)生的,只有一局部金屬在基片上形成薄膜,大局部形成粉粒沉積物.2 .自催化鍍膜的特點(diǎn)？1.可以在復(fù)雜形狀外表形成薄膜；2.薄膜的孔隙率較低；3.可直接在塑料、陶瓷、玻璃等非導(dǎo)體外表制備薄膜；4.薄膜具有特殊的物理、化學(xué)性能；5.不需要電源,沒(méi)有導(dǎo)電電極.3.Sol-Gel鍍膜技術(shù)的特點(diǎn)和主要過(guò)程？?jī)?yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：原料價(jià)格高；收縮率高,容易開(kāi)裂；存在剩余微氣孔；存在剩余的羥基、碳等；有機(jī)溶劑有毒.主要過(guò)程：復(fù)合醇鹽的制備；成膜勻膠、浸漬提拉；水解和聚合；枯燥；焙燒.4 .陽(yáng)極

23、氧化鍍膜和電鍍的原理和特點(diǎn)？金屬或合金在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐凶鳛殛?yáng)極,并施加一定的直流電壓,由于電化學(xué)反響在陽(yáng)極外表形成氧化物薄膜的方法,稱為陽(yáng)極氧化技術(shù).特點(diǎn)：得到的氧化物薄膜大多是無(wú)定形結(jié)構(gòu).由于多孔性使得外表積特別大,所以顯示明顯的活性,既可吸附染料也可吸附氣體；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的超硬薄膜耐磨損性強(qiáng),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(diǎn)：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限制；限制電鍍應(yīng)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央厚度的兩倍；多數(shù)被鍍件是圓形,可降低上述效應(yīng)的影響

24、.5 .什么是LB技術(shù)？LB薄膜的種類？LB薄膜的特點(diǎn)？LB技術(shù)是指把液體外表的有機(jī)單分子膜轉(zhuǎn)移到固體襯底外表上的一種成膜技術(shù).得到的有機(jī)薄膜稱為L(zhǎng)B薄膜.種類：X型膜薄膜每層分子的親油基指向基片外表、丫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外表優(yōu)點(diǎn)：LB薄膜中分子有序定向排列,這是一個(gè)重要特點(diǎn)；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(guò)嚴(yán)格限制條件,可以得到均勻、致密和缺陷密度很低的LB薄膜；設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便缺點(diǎn)：成膜效率低；LB薄膜均為有機(jī)薄膜,包含了有機(jī)材料的弱點(diǎn)；LB薄膜厚度很薄,

25、在薄膜表征手段方面難度較大.第七章1 .薄膜形成的根本過(guò)程描述？薄膜形成分為：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.2 .什么是凝聚？入射原子滯留時(shí)間、平均外表擴(kuò)散時(shí)間、平均擴(kuò)散距離的概念？凝聚：吸附原子結(jié)合成原子對(duì)及其以后的過(guò)程入射原子滯留時(shí)間：入射到基體外表的原子在外表的平均滯留時(shí)間與吸附能Ed之間的關(guān)系為Ea=E0expEd/kT平均外表擴(kuò)散時(shí)間：吸附原子在一個(gè)吸附位置上的停留時(shí)間稱為平均外表擴(kuò)散時(shí)間,用fD表示.它和外表擴(kuò)散能Ed之間的關(guān)系是TD=10'expED/kTo平均擴(kuò)散距離：吸附原子在外表停留時(shí)間經(jīng)過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所移動(dòng)的距離從起始點(diǎn)到終點(diǎn)的間隔稱為平均外表擴(kuò)散

26、時(shí)間,并用7表示,它與吸附能Ed和擴(kuò)散能Ed之間的關(guān)系為xaoexp1Ed-Ed/kT13 .什么是捕獲面積？對(duì)薄膜形成的影響？捕獲面積：吸附原子的捕獲面積sd=N/no當(dāng)Sy<1,每個(gè)吸附原子的捕獲面積內(nèi)只有一個(gè)原子,鼠不能形成原子對(duì),也不能產(chǎn)生凝結(jié).當(dāng)S工>2時(shí),發(fā)生局部凝結(jié).平均每個(gè)吸附原子的捕獲面積內(nèi)有一個(gè)或兩個(gè)吸附原子,可形成原子對(duì)或三原子團(tuán).在滯留時(shí)間內(nèi),一局部吸附原子有可能重新蒸發(fā)掉.當(dāng)時(shí),每個(gè)吸附原子的捕獲面積內(nèi)至少有兩個(gè)吸附原子.可形成原子對(duì)或更大的原子團(tuán),從而到達(dá)完全凝結(jié).4 .凝聚過(guò)程的表征方法？1：二S三:二2凝結(jié)系數(shù)單位時(shí)間內(nèi),完全凝結(jié)的氣相原子數(shù)與入射到

27、基片外表上的總原子數(shù)之比、粘附系數(shù)單位時(shí)間內(nèi),再凝結(jié)的氣相原子數(shù)與入射到基片外表上的總原子數(shù)之比、熱適應(yīng)系數(shù)表征入射氣相或分子與基體外表碰撞時(shí)相互交換能量的程度的物理量稱為熱適應(yīng)系數(shù).5 .核形成與生長(zhǎng)的物理過(guò)程.島狀生長(zhǎng)模式、層狀生長(zhǎng)模式、層島混合模式6 .核形成的相變熱力學(xué)和原子聚集理論的根本內(nèi)容？認(rèn)為薄膜形成過(guò)程是由氣相到吸附相、再到固相的相變過(guò)程,其中從吸附相到固相的轉(zhuǎn)變是在基片外表上進(jìn)行的.原子聚集理論將核原子團(tuán)看作一個(gè)大分子聚集體,用其內(nèi)部原子之間的結(jié)合能或與基片外表原子之間的結(jié)合能代替熱力學(xué)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外表

28、上淀積一個(gè)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(jiǎn)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(jiǎn)單地稱為外延.b-a晶格失配度假設(shè)沉積薄膜用的基片材料的晶格常數(shù)為a,薄膜材料的晶格常數(shù)為b,在基片上外延生長(zhǎng)薄膜的晶格失配數(shù)m可用下式表示m=baoa8.形成外延薄膜的條件？r<aexp1_ED設(shè)沉積速率為R,基片溫度為T(mén),-IkTJ薄膜生長(zhǎng)速率要小于吸附原子在基片外表上的遷移速率；提升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(diǎn)是哪些？薄膜的結(jié)構(gòu)按研究對(duì)象不同分為組織結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、外表結(jié)構(gòu).(D組織結(jié)構(gòu)是指薄膜的結(jié)晶

29、形態(tài),包括無(wú)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(wú)定形結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)特性：近程有序、長(zhǎng)程無(wú)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(dòng)造成晶粒長(zhǎng)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(yīng)力和外表張力.(3)外表結(jié)構(gòu)：薄膜外表形成過(guò)程,由熱力學(xué)能量理論,薄膜外表平化；晶粒的各向異性生長(zhǎng),薄膜外表粗化；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

30、時(shí),擴(kuò)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(kuò)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(diǎn)？薄膜的缺陷分為：點(diǎn)缺陷(晶格排列出現(xiàn)只涉及到單個(gè)晶格格點(diǎn),典型構(gòu)型是空位和填隙原子,點(diǎn)缺陷不能用電子顯微鏡直接觀測(cè)到,點(diǎn)缺陷種類確定后,它的形成能是一個(gè)定值)、位錯(cuò)(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(cuò)大局部從薄膜外表伸向基體外表,并在位錯(cuò)周圍產(chǎn)生畸變)、晶格間界(薄膜由于含有許多小晶粒,故晶粒間界面積比擬大)和層錯(cuò)缺陷(由原子錯(cuò)排產(chǎn)生,在

31、小島間的邊界處出現(xiàn),當(dāng)聚合并的小島再長(zhǎng)大時(shí)反映層錯(cuò)缺陷的衍射襯度就會(huì)消失).4 .薄膜的主要分析方法有哪些？根本原理是什么？(1) X射線衍射法.利用X射線晶體學(xué),X射線束射到分析樣品外表后產(chǎn)生反射,檢出器收集反射的X射線信息,當(dāng)入射X射線波長(zhǎng)九、樣品與X射線束夾角0、及樣品晶面間距d滿足布拉格方程2dsin9=n九,檢測(cè)器可檢測(cè)到最大光強(qiáng).(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(shí)進(jìn)行電子衍射分析,電子束波長(zhǎng)比特征X射線小得多,利用L九=Rd,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(jìn)行化學(xué)成分分析,特征X射線波長(zhǎng)九和原子序數(shù)Z滿足莫塞萊定律<771=K(Z仃),只要測(cè)得X射線的波長(zhǎng),進(jìn)而測(cè)定其化學(xué)成分.(4)俄歇電子能譜法.俄歇電子的動(dòng)能為E,由能量守恒定律EK-Eli=El23+E,近似Eli=El23,得俄歇電子的動(dòng)能E=Ek-2EL.對(duì)于每種元素的原子來(lái)說(shuō),Eli