薄膜技术

1.薄膜的结构按研究对象不同分为组织结构、晶体结构、表面结构。

2.薄膜的组织结构是指它的结晶形态，其结构分为四种类型：无定形结构，多晶结构，纤维结构，单晶结构。

3.薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状-岛状生长
1.饱和蒸气压：在一定温度下，真空室内蒸发物质与固体或液体平衡过程中所表现出的压力。

2.凝结系数：当蒸发的气相原子入射到基体表面上，除了被弹性反射和吸附后再蒸发的原子之外，完全被基体表面所凝结的气相原子数与入射到基体表面上总气相原子数之比。

3.物理气相沉积法：物理气相沉积法 (Physical vapor deposition)是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程
4.溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面 (靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象
1.简述激光蒸发法的特点？
(1) 激光加热可以达到极高的温度，可蒸发任何高熔点的材料，且可获得很高的蒸发速率
(2) 由于采用非接触式加热，激光器可以安放在真空室外，既完全避免了蒸发源的污染，又简化了真空室，非常适宜在高真空下制备高纯薄膜
(3) 利用激光束加热能够对某些化合物或合金进行闪烁蒸发，有利于保证膜成分的化学计量比或防止分解；又由于材料气化时间短促，不足以使四周材料达到蒸发温度，所以激光蒸发不易出现分馏现象
2.简述蒸发镀膜相比溅射镀膜工艺的特点？
溅射镀膜与真空镀膜相比，有如下特点：
(1) 任何物质均可以溅射，尤其是高熔点、低蒸气压元素和化合物。

不论是金属、
半导体、绝缘体、化合物和混合物等，只要是固体，不论是块状、粒状的物质都可以作为靶材
(2) 溅射膜与基板之间的附着性好
(3) 溅射镀膜密度高，针孔少，且膜层的纯度较高，因为在溅射镀膜过程中，不存在真空蒸镀时无法避免的坩埚污染现象
(4) 膜厚可控性和重复性好；可在较大面积上获得厚度均匀的薄膜
1.讨论工作气体压力对溅射镀膜过程的影响？
在相对较低的压力下，电子的平均自由程较长，电子在阳极上消耗的几率增大，通过碰撞过程引起气体分子电离的几率较低。

同时，离子在阴极上溅射的同时发射出二次电子的几率又由于气压较低而相对较小。

这些均导致低压条件下溅射的速率很低。

在相对较低的压力下，入射到衬底表面的原子没有经过很多次碰撞，因而其能量较高，这有利于提供沉积时原子的扩散能力，提供沉积组织的致密性
在相对较高的压力下，溅射出来的靶材原子甚至会被散射回靶材表面沉降下来，因而沉积到衬底的几率反而下降
在相对较高的压力下，使得入射原子的能量降低，这不利于薄膜组织的致密化
溅射法镀膜的沉积速率将会随着气压的变化出现一个极大值
2.薄膜的主要分析方法有哪些？基本原理是什么？
（1）X 射线衍射法。

利用X 射线晶体学，X 射线束射到分析样品表面后产生反射，检出器收集反射的X 射线信息，当入射X 射线波长λ、样品与X 射线束夹角θ、及样品晶面间距d 满足布拉格方程λθn d =sin 2，检测器可检测到最大光强。

（2）电子衍射法。

在透射电子显微镜下观察薄膜结构同时进行电子衍射分析，电子束波长比特征X 射线小得多，利用Rd L =λ，求出晶格面间距。

（3）扫描电子显微镜分析法。

将样品发射的特征X 射线送入X 射线色谱仪或X 射线能谱仪进行化学成分分析，特征X 射线波长λ和原子序数Z 满足莫塞莱定律)(/σλ-=Z K c ，只要测得X 射线的波长，进而测定其化学成分。

（4）俄歇电子能谱法。

俄歇电子的动能为E ，由能量守恒定律Ek-E L1=E L23+E ，近似E L1=E L23，得俄歇电子的动能E=Ek-2EL 。

对于每种元素的原子来说，E L1、E L23都有不同的特征值，只要测出电子动能E ，就可以进行元素鉴定。

利用俄歇电子能谱法中的化学位移效应不但可以鉴定样品的组分元素还可鉴定它的化学状态。

（5）X 射线光电子能谱法。

X 射线入射到自由原子的内壳层上，将电子电离成光电子，有电子能量分析测得光电子束缚能，不同源自或同一原子的不同壳层有不同数量的特征值。

可以通过元素鉴定测出。

（6）二次离子质谱法。

二次离子质谱是利用质谱法分析初级离子入射靶面后，溅射产生的二次离子而获取材料表面信息的一种方法。

二次离子质谱可以分析包括氢在内的全部元素，并能给出同位素的信息，分析化合物组分和分子结构。