電子材料及其制備0416課件

1、第三章 薄膜的成核長(zhǎng)大 熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)薄膜(thin film)的定義常用厚度描寫(xiě)薄膜，膜層無(wú)基片而能獨(dú)立成形的厚度，作為一大致標(biāo)準(zhǔn)：約1m左右。涂層coating，層layer，箔foil薄膜可是單質(zhì)元素，無(wú)機(jī)化合物，有機(jī)材料；可以是固液氣體；可為單晶、多晶、微晶、納米晶、多層膜、超晶格膜等。薄膜(thin film)的定義表面科學(xué)角度：研究范圍常涉及材料表面幾個(gè)至幾十個(gè)原子層，此范圍內(nèi)原子和電子結(jié)構(gòu)與塊體內(nèi)部有較大差別。薄膜(thin film)的定義若涉及原子層數(shù)量更大一些，且表面和界面特性仍起重要作用的范圍，常是幾nm至幾十m：薄膜物理研究范圍。薄膜(thin film)的定義從微電子

2、器件角度考慮，微電子器件集成度增高，管芯面積增大，器件尺寸縮小，同發(fā)展年代呈指數(shù)關(guān)系。薄膜(thin film)的定義20世紀(jì)40年代真空器件幾十cm，60年代固體器件mm大小，80年代超大規(guī)模集成電路中器件m大小。90年代VLSI亞微米大小，2000年分子電子器件納米量級(jí)。集成電路與硅單晶的發(fā)展趨勢(shì)年份195819651973197819871995集成度SSI(101-102)MSI (102-103)LSI(103-105)VLSI(105-106)ULSI(105)(109-1010)存儲(chǔ)器/兆位64特征尺寸/m1072-30.8-10.35Si單晶/in124578直徑/mm2550

3、100127178200年份199820012007201020132016集成度存儲(chǔ)器256100016G特征尺寸0.250.180.100.0450.0320.022Si單晶/in121218直徑/mm30045720世紀(jì)40年代真空器件幾十cm，60年代固體器件mm大小，80年代超大規(guī)模集成電路中器件m大小。90年代VLSI亞微米大小，2000年分子電子器件納米量級(jí)。集成電路與硅單晶的發(fā)展趨勢(shì)年份199820012007201020132016集成度存儲(chǔ)器256100016G特征尺寸0.250.180.100.0450.0320.022Si單晶/in121218直徑/mm300457如此

4、發(fā)展趨勢(shì)要求研究亞微米和納米的薄膜制備技術(shù)，利用亞微米、納米結(jié)構(gòu)的薄膜制造各種功能器件：?jiǎn)尉⒕П∧?、小晶粒的多晶薄膜、納米薄膜、非晶薄膜、有機(jī)分子膜。集成電路與硅單晶的發(fā)展趨勢(shì)薄膜結(jié)構(gòu)中的原子排列，都存在一定的無(wú)序性和一定的缺陷態(tài)。而塊狀固體理論，是以原子周期性排列為基本依據(jù)，電子在晶體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，服從布洛赫定理，電子遷移率很大。薄膜材料的特殊性薄膜材料中，由于無(wú)序性和缺陷態(tài)的存在，電子在晶體中將受到晶格原子的散射，遷移率變小，薄膜材料的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)性質(zhì)受到很大影響。薄膜材料的特殊性1)薄膜與塊體材料在特性上顯著差別，主要反映在尺寸效應(yīng)方面，厚度薄易產(chǎn)生尺寸效應(yīng)，薄膜厚度可與某一個(gè)物理參量

5、相比擬。薄膜材料的特殊性如：電子平均自由程。無(wú)序非金屬膜中：50，多數(shù)膜導(dǎo)電特性類(lèi)似于塊體材料。金屬與高度晶化膜中：幾百。薄膜材料的特殊性2)薄膜材料的表面積同體積之比很大，表面效應(yīng)很顯著，表面能、表面態(tài)、表面散射和表面干涉對(duì)其物性影響很大。薄膜材料的特殊性3)薄膜材料中包含有大量表面晶粒間界和缺陷態(tài)，對(duì)電子輸運(yùn)性能影響較大。薄膜材料的特殊性4)薄膜多是在某種基片上生成，故基片和薄膜間存在一定的相互作用，出現(xiàn)黏附性和附著力的問(wèn)題，內(nèi)應(yīng)力的問(wèn)題。與附著力相關(guān)的因素還應(yīng)考慮相互擴(kuò)散，在兩種原子間相互作用大時(shí)發(fā)生。兩種原子的混合或化合，造成界面消失，附著能變成大的凝聚能。薄膜材料的特殊性 2.1.1

6、 體相中均勻成核 2.1.2 襯底上的非均勻成核 2.1.3 成核的原子模型 2.1.4 襯底缺陷上成核 2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式 2.1.6 薄膜生長(zhǎng)模式的俄歇電子能譜(AES)分析 2.1 薄膜的成核長(zhǎng)大熱力學(xué)2.2 薄膜的成核長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)2.1 薄膜的成核長(zhǎng)大熱力學(xué)若g表示一個(gè)原子在此相轉(zhuǎn)變過(guò)程中自由能變化，則 2.1.1 體相中均勻成核 2.1.2 襯底上的非均勻成核 2.1.3 成核的原子模型 2.1.4 襯底缺陷上成核 2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式 2.1.6 薄膜生長(zhǎng)模式的俄歇電子能譜(AES)分析 2.1 薄膜的成核長(zhǎng)大熱力學(xué)2.1.1 體相中均勻成核在一定的過(guò)冷度下，氣

7、相中形成半徑為r的球狀固相或液相核時(shí)，引起體系自由能的改變d為：d=-(4r3/3)+4r2(4r3/3)4r20dcdrrc形成半徑為r的球狀核時(shí)自由能的變化:原子體積，:一個(gè)原子由氣相變?yōu)楣滔嗷蛞合嘧杂赡芙档椭?，是比界面能?.1.1 體相中均勻成核臨界晶核半徑 rc=2 /成核功 dc= (16/3)23/2(4r3/3)4r20dcdrrc形成半徑為r的球狀核時(shí)自由能的變化成核功和2成反比。成核率和獲得成核功的概率成正比：exp(-dc/kT) 。成核率：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位氣相體積內(nèi)成核數(shù)2.1.1 體相中均勻成核臨界晶核半徑 rc=2 /成核功 dc= (16/3)23/2(4r3/3)4

8、r20dcdrrc形成半徑為r的球狀核時(shí)自由能的變化要使成核率增大，須使dc減小，使過(guò)冷度增大（增大）。成核率和獲得成核功的概率成正比：exp(-dc/kT) 。如果晶態(tài)核是多面體，如核的外形是尺寸為L(zhǎng)的立方體，則d=-(L3/)+6L2臨界晶核尺寸 Lc= 4 /成核功 dc= 3223/2即立方體晶核的成核功dc的系數(shù)比球形晶核增大約一倍。dc= (16/3)23/22.1.1 體相中均勻成核立方晶核的表面積/體積比大于球形核，對(duì)自由能的變化不利。如果晶態(tài)核采取接近球形的多面體，并且這些外形由低表面能的界面組成，如外形是由(111)、(100)等形成的十四面體，則多面體的成核功可以比球形核

9、低。2.1.1 體相中均勻成核 2.1.1 體相中均勻成核 2.1.2 襯底上的非均勻成核 2.1.3 成核的原子模型 2.1.4 襯底缺陷上成核 2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式 2.1.6 薄膜生長(zhǎng)模式的俄歇電子能譜(AES)分析 2.1 薄膜的成核長(zhǎng)大熱力學(xué)襯底上成核屬于非均勻成核 ( heterogeneous nucleation)：球冠核形核功：臨界半徑：AB襯底上的球冠狀晶核2.1.2 襯底上的非均勻成核d=-(r3/3)+r2(2-3cos+cos3)rc= 2/最大形核功dc=(1623/2)(1-cos)2(2+cos)/4 =(1623/32)f()AB襯底上的球冠狀晶核球

10、冠核的臨界半徑，和均勻成核時(shí)球核的相同:因?yàn)榍蛎嫔细鼽c(diǎn)都應(yīng)處處和氣相平衡，二者曲率半徑相同。形核功差別在形狀因子f()。2.1.2 襯底上的非均勻成核臨界晶核半徑 rc=2 /成核功 dc= (16/3)23/2rc= 2/完全浸潤(rùn)時(shí)，球冠變?yōu)楦采w襯底的單原子層，=0，cos=1，f()= (1-cos)2(2+cos)/4= 0,形核功為零。這是宏觀理論結(jié)果，從微觀角度考慮二維成核時(shí)仍需一定成核功。AB襯底上的球冠狀晶核完全不浸潤(rùn)時(shí)，球冠趨于球，=，cos=-1， f()=1，成核功和球核時(shí)相同。襯底上不均勻成核時(shí)一般總有一定的浸潤(rùn)角：，成核功。AB襯底上的球冠狀晶核非均勻成核功小于均勻成核

11、功。:襯底表面能；: 柱體核界面能；：柱體核表面能。令=+-d=-(L2h/)+L2(+-)+4Lh如果A晶核的外形是橫向尺寸為L(zhǎng)、高度為h的四方柱體，晶核的形核功為：AB襯底上的球冠狀晶核Lc=4/hc=2/dc=1622/2當(dāng)2時(shí)，hc2uAB，則兩層密排在能量上有利。簡(jiǎn)單立方晶體B的(001)上沉積A原子：4uAB-2uAA2uAB(N=8)， uAA1.5uAB(N=18)， uAA1.33uAB(N=32)， uAA1.25uAB(N=50)，uAA1.24uAB(N=72)，uAA1.2uAB(N=98)。N81832507298一層密排-8uAB-10uAA-18uAB-27uA

12、A-32uAB-52uAA-50uAB-85uAA-72uAB-127uAA-98uAB-176uAA雙層密排-4uAB-12uAA-9uAB-33uAA-16uAB-64uAA-25uAB-105uAA-36uAB-156uAA-49uAB-217uAA異質(zhì)外延一層和雙層密排的能量降低值 （N：沉積原子數(shù)，u：鍵能）N增大，雙層密排（島狀）有利的條件會(huì)進(jìn)一步降低。隨著N的增大，雙層島狀排列有利的條件可以進(jìn)一步降低。在fcc面心立方(111)面上異質(zhì)外延情況類(lèi)似。N4101946一層密排-12uAB-5uAA-30uAB-19uAA-57uAB-42uAA-138uAB-114uAA雙層密排-

13、9uAB-6uAA-21uAB-24uAA-36uAB-57uAA-81uAB-163uAA雙層密排有利條件uAA3uABuAA1.8uABuAA1.4uABuAA1.2uABuAA顯著大于uAB：AA鍵顯著強(qiáng)于AB鍵，原子將盡量結(jié)合在一起，并盡量減少和襯底原子形成的鍵數(shù)，從而形成島狀生長(zhǎng)模式。反過(guò)來(lái)，uABuAA：將形成層狀生長(zhǎng)模式。此時(shí)，原子在襯底上外延一層時(shí)獲得的能量和A原子同質(zhì)外延時(shí)相等(uAB=uAA)或更大(uABuAA)，因?yàn)锳原子單層排列不僅形成的鍵數(shù)比雙層排列多，而且形成的AB鍵能大。當(dāng)uABuAA，A原子在B襯底上鋪滿一層后，在最近鄰近似下，第二層A原子的沉積和同質(zhì)外延相同

14、，只要A原子容易遷移，A薄膜將一層一層地生長(zhǎng)。原則上講，uABuAA，A原子尺寸和B原子尺寸相同，不發(fā)生單層生長(zhǎng)后島狀生長(zhǎng)模式。2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式如A原子大于B原子，外延的A原子層中出現(xiàn)壓應(yīng)力，反之則外延的A原子層中出現(xiàn)張應(yīng)力。引起的應(yīng)變能隨膜厚的增大而增大，應(yīng)變能足夠大時(shí)，為弛豫此應(yīng)變能會(huì)產(chǎn)生失配位錯(cuò)。如A、B原子尺寸差別太大，帶有失配位錯(cuò)的外延結(jié)構(gòu)也不能保持，此時(shí)在單層或幾層生長(zhǎng)后將出現(xiàn)島狀生長(zhǎng)。二維生長(zhǎng)仍需克服一定勢(shì)壘，因?yàn)锳原子的一部分?jǐn)噫I的能量相當(dāng)于二維晶核的周界能。因此： 自由能的變化=獲得的相變能+新形成的周界能。自由能變化達(dá)到峰值：得到二維成核功， 二維晶核的臨界尺

15、寸。二維成核時(shí)如有應(yīng)變能，臨界尺寸和成核功將增大。根據(jù)宏觀成核理論：B襯底上的A薄膜生長(zhǎng)以球冠的形狀開(kāi)始成核，核的高度和底面半徑之比由A元素對(duì)B襯底的浸潤(rùn)性決定： 越小，球冠越平坦。AB襯底上的球冠狀晶核2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式球冠的表面張力和界面張力平衡時(shí)有：cos+ =,+時(shí)=0，球冠核的高度為原子面的厚度，即球冠核轉(zhuǎn)化為單原子層核。uAA時(shí)，在一定的欠飽和(0)條件下也可以發(fā)生二維生長(zhǎng)。同質(zhì)薄膜生長(zhǎng)時(shí),uAB=uAA，浸潤(rùn)角=0的條件(=+)剛能滿足，此時(shí)的二維生長(zhǎng)不能在欠飽和條件下發(fā)生。三維生長(zhǎng)：uAB0的場(chǎng)合。和二維成核相比，AA鍵增多，AB鍵減少。三維生長(zhǎng)一般在襯底晶格和薄膜

16、晶格很不匹配時(shí)發(fā)生，最后薄膜一般是多晶，和襯底無(wú)取向關(guān)系。半導(dǎo)體應(yīng)變自組裝量子點(diǎn)采用這種模式生長(zhǎng)而得到。單層二維生長(zhǎng)后三維生長(zhǎng)：uABuAA，0場(chǎng)合。但單層二維生長(zhǎng)后，A原子層橫向鍵長(zhǎng)受到B襯底約束，被拉長(zhǎng)或壓縮，繼續(xù)二維生長(zhǎng)時(shí)應(yīng)變能顯著增大，不得不轉(zhuǎn)為三維生長(zhǎng)。應(yīng)變自組裝InAs/GaAs量子點(diǎn)：晶格失配度7%， aInAsaGaAs 較小界面能生長(zhǎng)初期：二維層狀生長(zhǎng)， 形成浸潤(rùn)層(wetting layer)浸潤(rùn)層厚度增加，內(nèi)部應(yīng)變能積累變大浸潤(rùn)層厚度Hcw1.7ML: 轉(zhuǎn)為3D島狀生長(zhǎng) Hcw：2D-3D轉(zhuǎn)變厚度一定密度和尺寸分布的三維小島出現(xiàn)在生長(zhǎng)表面，有規(guī)則幾何形狀：金字塔形、截角金

17、字塔形、透鏡形島側(cè)表面由發(fā)生重構(gòu)的晶面圍成。應(yīng)力部分釋放：小島可以無(wú)位錯(cuò) 共格島(coherent island)InAs島長(zhǎng)大需消耗部分浸潤(rùn)層： 2D-3D轉(zhuǎn)變后，浸潤(rùn)層厚度Hcw。 島高幾納米，島底直徑幾十納米。繼續(xù)增加InAs沉積量：部分3D島長(zhǎng)大，當(dāng)島內(nèi)應(yīng)力超過(guò)位錯(cuò)形成能:島邊緣產(chǎn)生位錯(cuò)釋放應(yīng)變能，變成熟化島(ripened island)受動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)因素控制，熟化島有一定尺寸和密度 經(jīng)典熱力學(xué)平衡理論： 異質(zhì)外延成核機(jī)制，由襯底和外延層的表面能、界面能決定，未考慮晶格失配帶來(lái)的應(yīng)變能。 Daruka和Barabasi，利用熱力學(xué)平衡理論，深入研究外延生長(zhǎng)模式隨晶格失配度大小、沉積量H

18、等的變化關(guān)系，得到外延生長(zhǎng)平衡相圖。外延生長(zhǎng)細(xì)分成7種模式：1個(gè)層狀生長(zhǎng)(FM)模式 1個(gè)島狀生長(zhǎng)(VW)模式2個(gè)層加島生長(zhǎng)(SK)模式 3個(gè)熟化島(R)模式1）當(dāng)01時(shí)：開(kāi)始按層狀生長(zhǎng)模式，外延層沉積量超過(guò)某一臨界值Hc1后，可能轉(zhuǎn)變成R1生長(zhǎng)模式，在一定厚度浸潤(rùn)層上按3D島狀生長(zhǎng)。3D島是熟化島，島體積越大系統(tǒng)越穩(wěn)定。隨H繼續(xù)增大，島尺寸趨無(wú)窮大，密度趨0。2）當(dāng)1 2時(shí)：沉積量超過(guò)Hc1，入SK1區(qū)，一定厚度浸潤(rùn)層上生長(zhǎng)著尺寸和密度有限大小的共格3D島。H繼續(xù)增加，島尺寸、密度增加，浸潤(rùn)層厚度增長(zhǎng)相對(duì)較緩慢。當(dāng)H超過(guò)臨界值Hc2后，生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)成R2模式，開(kāi)始出現(xiàn)熟化島和共格島的共存生長(zhǎng)。

19、3）當(dāng)2 3時(shí)：由于晶格失配較大，開(kāi)始沉積外延層直接在襯底上按3D島狀生長(zhǎng)，島穩(wěn)定存在，不會(huì)發(fā)生熟化現(xiàn)象。沉積量增加，開(kāi)始出現(xiàn)浸潤(rùn)層，厚度隨H而增加，島尺寸和密度保持不變，SK2生長(zhǎng)模式。H繼續(xù)增加，生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)成SK1或R2模式。4）當(dāng)3時(shí)：最初的生長(zhǎng)為VW模式，當(dāng)H超過(guò)臨界值Hc3時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)熟化島，轉(zhuǎn)成R3生長(zhǎng)模式，與R2模式的區(qū)別在于缺少浸潤(rùn)層。為生長(zhǎng)良好光電性質(zhì)、無(wú)位錯(cuò)的量子點(diǎn)材料，需精心設(shè)計(jì)外延層與襯底的失配度大小，并控制外延層的沉積量不能超過(guò)臨界值Hc2.層狀生長(zhǎng)模式能夠提供平坦的異質(zhì)界面、生長(zhǎng)表面，對(duì)很多光電器件的設(shè)計(jì)和制作很有利，但受晶格失配度大小的限制，外延材料的選擇范圍有限

20、。因此，在異質(zhì)外延生長(zhǎng)中，通過(guò)動(dòng)力學(xué)因素控制成核的維度及生長(zhǎng)模式是關(guān)鍵。Si襯底上先生長(zhǎng)1ML的As后，再外延生長(zhǎng)Ge，Ge外延層：生長(zhǎng)模式SK模式 層狀生長(zhǎng)FM模式。沉積幾十ML，Ge仍維持FM模式。生長(zhǎng)過(guò)程中，As始終處在Ge原子之上： 表面敏化劑(surfactant)2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式原本以SK模式生長(zhǎng)的外延層，在生長(zhǎng)過(guò)程中，加入表面敏化原子后，可按層狀方式生長(zhǎng)，外延層累積的應(yīng)變能，以形成失配位錯(cuò)網(wǎng)格的形式得到釋放。Si襯底外延生長(zhǎng)Ge：Ga、In、Sb、Pb、As、Sn、 Bi、Te作表面敏化劑。InAs/GaAs外延生長(zhǎng)：In、H作表面敏化劑。2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種

21、模式 2.1.1 體相中均勻成核 2.1.2 襯底上的非均勻成核 2.1.3 成核的原子模型 2.1.4 襯底缺陷上成核 2.1.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式 2.1.6 薄膜生長(zhǎng)模式的俄歇電子能譜(AES)分析 2.1 薄膜的成核長(zhǎng)大熱力學(xué)AES可以鑒別薄膜生長(zhǎng)模式。三種生長(zhǎng)模式下AES峰強(qiáng)度隨沉積量(以單原子層ML為單位)的變化曲線，S代表襯底元素的AES峰強(qiáng)度，D代表沉積元素的AES峰強(qiáng)度。012340123401234DDDSSS(a)(b)(c)/ML三種生長(zhǎng)模式下AES峰強(qiáng)度隨沉積量的變化(a)三維島狀生長(zhǎng)；(b)二維層狀生長(zhǎng)后三維島狀生長(zhǎng)；(c)二維層狀生長(zhǎng)2.1.6 薄膜生長(zhǎng)模式的俄

22、歇電子能譜(AES)分析(a)三維島狀生長(zhǎng)時(shí)AES強(qiáng)度變化緩慢，S減小得慢，D增加得慢，沉積量達(dá)到4ML后還沒(méi)覆蓋住襯底，信號(hào)S仍很強(qiáng)，沉積幾層時(shí)信號(hào)變化接近線性。012340123401234DDDSSS(a)(b)(c)/ML三種生長(zhǎng)模式下AES峰強(qiáng)度隨沉積量的變化(a)三維島狀生長(zhǎng)；(b)二維層狀生長(zhǎng)后三維島狀生長(zhǎng)；(c)二維層狀生長(zhǎng)(c)三維生長(zhǎng)三維島狀生長(zhǎng)和二維層狀生長(zhǎng)，對(duì)襯底的覆蓋度不同，使三種模式的曲線有各自的特征。(c)二維層狀生長(zhǎng)的AES強(qiáng)度變化迅速，沉積量達(dá)到1ML后已經(jīng)覆蓋住全部襯底，在此范圍內(nèi)變化接近線性，沉積量為1-4ML時(shí)變化減慢下來(lái)。襯底信號(hào)迅速下降，沉積量為4M

23、L時(shí)變化到接近0。012340123401234DDDSSS(a)(b)(c)/ML三種生長(zhǎng)模式下AES峰強(qiáng)度隨沉積量的變化(a)三維島狀生長(zhǎng)；(b)二維層狀生長(zhǎng)后三維島狀生長(zhǎng)；(c)二維層狀生長(zhǎng)(a)二維生長(zhǎng)(b)二維層狀生長(zhǎng)后三維島狀生長(zhǎng)時(shí)，在1ML前曲線和(c)類(lèi)似，1-4ML時(shí)變化突然減慢下來(lái)，并且其變化類(lèi)似于(a)。如果此時(shí)三維島高寬比大，D信號(hào)增加慢，如果三維島的高寬比小(比較平坦)，D信號(hào)增加略快。012340123401234DDDSSS(a)(b)(c)/ML三種生長(zhǎng)模式下AES峰強(qiáng)度隨沉積量的變化(a)三維島狀生長(zhǎng)；(b)二維層狀生長(zhǎng)后三維島狀生長(zhǎng)；(c)二維層狀生長(zhǎng)(b)

24、單層二維生長(zhǎng)后三維生長(zhǎng)STM：可更精密探測(cè)表面上的單個(gè)原子和少數(shù)原子組成的小島，從而區(qū)別三種模式。但探測(cè)范圍很小，測(cè)定幾層原子沉積過(guò)程的變化相當(dāng)費(fèi)時(shí)。AES:可以便捷測(cè)定大面積內(nèi)幾層原子沉積過(guò)程的信號(hào)變化，從而區(qū)別三種不同的模式。以上薄膜的成核和長(zhǎng)大限于熱力學(xué)的范圍。實(shí)際的過(guò)程：在襯底上可以形成許多穩(wěn)定的晶核。穩(wěn)定晶核數(shù)目不斷增多后，在晶核之間沉積的后續(xù)增原子，只需擴(kuò)散一個(gè)短距離，就可合并到晶核上去，而不形成新的晶核。此時(shí)穩(wěn)定晶核數(shù)達(dá)到極大值。繼續(xù)沉積使晶核不斷長(zhǎng)大成小島，小島相遇后發(fā)生合并使小島數(shù)下降。 2.2.1 成核長(zhǎng)大的物理過(guò)程 2.2.2 起始沉積過(guò)程的分類(lèi) 2.2.3 成核率 2.

25、2.4 臨界晶核為單個(gè)原子時(shí) 的穩(wěn)定晶核密度 2.2.5 臨界晶核為多個(gè)原子時(shí) 的穩(wěn)定晶核密度 2.2.6 合并過(guò)程和熟化過(guò)程的影響 2.2 薄膜的成核長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué) 2.2.7 厚膜的生長(zhǎng) 2.2.8 半導(dǎo)體薄膜的生長(zhǎng)2.2 薄膜的成核長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)2.2.1 成核長(zhǎng)大的物理過(guò)程薄膜成核長(zhǎng)大過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，它包括一系列熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程，其中的具體過(guò)程有：原子沉積到襯底，從襯底再蒸發(fā)，在襯底、晶核上表面擴(kuò)散和界面處互擴(kuò)散，沉積率R吸附再蒸發(fā)表面擴(kuò)散成核互擴(kuò)散成核(包括形成各種不同大小、數(shù)量不斷增多 的亞穩(wěn)定晶核、臨界晶核和穩(wěn)定晶核)，長(zhǎng)大等過(guò)程。沉積率R吸附再蒸發(fā)表面擴(kuò)散成核互擴(kuò)散這些過(guò)程都是隨機(jī)過(guò)程，需要利用熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理