薄膜物理复习题
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一、填空题在离子镀膜成膜过程中，同时存在沉积和溅射作用，只有当前者超过后者时，才能发生薄膜的沉积薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状-岛状生长在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与气体的压强P和电极距离的乘积有关。
1.表征溅射特性的参量主要有溅射率、溅射阈、溅射粒子的速度和能量等。
2. 溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm之间。
3．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。
4．气体分子的速度具有很大的分布空间。
温度越高、气体分子的相对原子质量越小，分子的平均运动速度越快。
二、解释下列概念溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面(靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象气体分子的平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程，其统计平均值：称为平均自由程，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。
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。
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真空蒸发镀膜法:是在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态溅射镀膜法:利用带有电荷的离子在电场加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质作成的靶电极。
在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中将靶原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现薄膜的沉积。
薄膜物理与技术测验考试重点
1． 真空环境的划分：①低真空（> 102Pa ）；②中真空（102 —10-1Pa ）；③高真空（10-1—10-5Pa ）；④超高真空（< 10-5Pa ）真空蒸发沉积：高真空和超高真空（<10-3 Pa ）溅射沉积：中、高真空（10-2—10Pa ）低压化学气相沉积：中、低真空（10—100Pa ）电子显微分析：高真空材料表面分析：超高真空2． 为了获得高真空蒸发系统，通常采用旋片式机械泵和涡轮分子泵两级真空泵联用，其中与真空室直接相连的是涡轮分子泵。
真空泵的原理和适用范围：① 旋片式机械真空泵（输运式真空泵）：依靠安置在偏心转子中的可以滑进滑出的旋片将气体隔离、压缩，然后排出泵体之外。
>10-1Pa② 涡轮分子泵（输运式真空泵）：高速旋转的叶片将动量传给气体分子，并使其向特定方向运动。
10-8—1Pa③ 溅射离子泵（捕获式真空泵）：高压下电离的气体分子撞击Ti 阴极，溅射出大量活性很高的Ti 原子，以吸附或化学反应的形式捕获大量气体分子。
10-8—10-5Pa 真空规测量气压的范围：① 热偶真空规和皮拉尼真空规（相对真空计） 10-2—102Pa② 电离真空规（相对真空计） 10-7—10-2Pa③ 薄膜真空规（绝对真空计） 10-3—105Pa3． 气体流动状态的划分：（克努森准数λDKn ，D 是气体容器的尺寸，λ是平均自由程）①分子流状态（Kn<1）；②过渡状态（Kn ＝1—100）；③粘滞流状态（Kn>100）4． 概念。
平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。
通量：气体分子对于单位面积表面的碰撞频率。
流导：真空管路中气体的通过能力。
平衡蒸气压：一定温度下，蒸发气体与凝聚相平衡过程中所呈现的压力。
形核率：单位面积上，单位时间内形成的临界核心的数目。
化学气相淀积：利用气态先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜。
薄膜物理与技术B卷答案
《薄膜物理与技术》B卷试题参考答案及评分细则一、名词解释: （本题满分12分, 每小题3分）1、瞬时蒸发法瞬时蒸发法是指将细小合金颗粒, 逐次送到非常炽热蒸发器或坩锅中, 使一个一个颗粒实现瞬间完全蒸发。
（3分）2、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）从表面射出现象。
（3分）3、活性反应离子镀活性反应离子镀是指在离子镀过程中, 在真空室中导入能和金属蒸气起反应气体（1分）, 并用多种放电方法使金属蒸气和反应气体分子、原子激活离化（2分）, 促进其间化学反应, 在基片表面上取得化合物薄膜方法（3分）。
4、成核速率成核速率是指单位时间内在单位基体表面上形成稳定核数量。
（3分）二、简答题: （本题满分88分）1、什么叫真空？经典真空系统由哪些部分组成？（5分）答: 真空是指低于一个大气压气体空间。
（1分）经典真空系统应包含: 待抽闲容器（真空室）、取得真空设备（真空泵）、测量真空器具（真空计）以及必需管道、阀门和其她隶属设备。
（4分）2、简述磁控溅射工作原理。
（7分）答: 磁控溅射工作原理是: 电子e在电场E作用下, 在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞, 使其电离出Ar＋和一个新电子e, 电子飞向基片, 在电场作用下加速飞向阴极靶, 并以高能量轰击靶表面, 使靶材发生溅射。
在溅射粒子中, 中性靶原子或分子则淀积在基片上形成薄膜。
二次电子e1一旦离开靶面, 就同时受到电场和磁场作用。
通常可近似认为: 二次电子在阴极暗区时, 只受电场作用; 一旦进入负辉区就只受磁场作用。
从靶面发出二次电子, 首先在阴极暗区受到电场加速, 飞向负辉区。
进入负辉区电子含有一定速度, 而且是垂直于磁力线运动, 此时电子受洛仑兹力作用而绕磁力线旋转。
电子旋转半圈以后, 重新进入阴极暗区, 受到电场减速。
当电子靠近靶面时, 速度即可降到零。
以后电子又开始一个新运动周期, 作E×B漂移。
3、什么叫薄膜？试举出薄膜5例应用。
薄膜物理考试考点
薄膜是生长在基片之上，厚度在亚微米以下，具有一定功能的材料。
薄膜特点：1、薄膜材料属于介观范畴，具有量子尺寸效应；2薄膜表面积与体积之比很大，表面能级很大，对膜内电子输运影响很大；3薄膜界面态复杂，力学因素和电学因素交相作用，内应力和量子隧穿效应同时存在，对薄膜生长和微结构影响巨大；4异常结构和非理想化学计量比特性明显；5可实行多层膜复合，如超晶格。
制备薄膜为什么需要真空环境?a.非真空，蒸汽分子不能沿直线运动，不易成膜b.非真空，成膜物质与空气中活性分子反应，形成化合物。
即生成另外物质，如Al膜氧化成Al2O3.c.非真空，蒸发器（加热器）极易损坏，加热器采用W.M。
Ta等难熔金属，但由于吸气效应产生脆性（氢脆），另外由于生成化合物易损坏。
d.非真空，残余气体分子将进入膜层－形成缺陷影响膜质量－形成化合物e.非真空，影响靶材料气化f.非真空，改变基片表面状态，影响薄膜生长。
真空是指压强低于一个大气压的气体状态。
薄膜制备技术中获得真空的手段都是减少气体分子数量飞离方向与入射方向无关，非弹性碰撞；有能量和动量交换，可能停留在固体表面。
主要排气手段：1）低真空阶段以机械泵为主（旋转、气体压缩）2）中、高真空阶段以扩散泵/分子泵为主。
机械泵由于极限压强较高，常用做前级泵(预抽泵)。
分子泵：无油，洁净，启动快，抽速大，运行平稳。
真空蒸发镀膜法：原理，在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到固体（称为衬底或基片）表面，凝结形成固态薄膜的方法。
真空蒸发镀膜法的优缺点：优点：是设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制；成膜速率快、效率高，用掩膜可以获得清晰图形；薄膜的生长机理比较单纯。
缺点：不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在基板上的附着力较小，工艺重复性不够好等。
一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现的压力称为该物质的饱和蒸气压。
薄膜材料技术复习题090526
1.薄膜定义：按照一定需要，利用特殊的制备技术，在基体表面形成厚度为亚微米至微米级的膜层。
这种二维伸展的薄膜具有特殊的成分、结构和尺寸效应而使其获得三维材料所没有的特性，同时又很节约材料，所以非常重要。
通常是把膜层无基片而能独立成形的厚度作为薄膜厚度的一个大致的标准，规定其厚度约在1µm左右。
2.一些表面定义：1)理想表面：沿着三维晶体相互平行的两个面切开，得到的表面，除了原子平移对称性破坏，与体内相同。
2)清洁表面：没有外界杂质。
3)弛豫表面：表面原子因受力不均向内收缩或向外膨胀。
4)重构表面：表面原子在与表面平行的方向上的周期也发生变化，不同于晶体内部原子排列的二维对称性（再构）。
5)实际表面：存在外来原子或分子。
3. 薄膜的形成的物理过程驰豫重构驰豫+重构⎧⎪⎨⎪⎩驰豫：表面向下收缩，表面层原子与内层原子结构缺陷间距比内层原子相互之间有所减小。
重构：在平行表面方向上原子重排。
①小岛阶段——成核和核长大，透射电镜观察到大小一致(2-3nm)的核突然出现.平行基片平面的两维大于垂直方向的第三维。
说明：核生长以吸附单体在基片表面的扩散，不是由于气相原子的直接接触。
②结合阶段——两个圆形核结合时间小于0.1s,并且结合后增大了高度，减少了在基片所占的总面积。
而新出现的基片面积上会发生二次成核，复结合后的复合岛若有足够时间，可形成晶体形状，多为六角形。
核结合时的传质机理是体扩散和表面扩散（以表面扩散为主）以便表面能降低。
③沟道阶段——圆形的岛在进一步结合处，才继续发生大的变形→岛被拉长，从而连接成网状结构的薄膜，在这种结构中遍布不规则的窄长沟道，其宽度约为5-20nm ，沟道内发生三次成核，其结合效应是消除表面曲率区，以使生成的总表面能为最小。
④连续薄膜——小岛结合，岛的取向会发生显著的变化，并有些再结晶的现象。
沟道内二次或三次成核并结合，以及网状结构生长→连续薄膜。
4. 薄膜的附着类型及影响薄膜附着力的工艺因素⎧⇒⇒⇒⎨⎩⎧⎧⎧⇒⇒⇒⇒⎨⎨⎨⎩⎩⎩⎧⇒⎨⎩（在新面积处）稳定核（在捕获区）单体的吸附形成小原子团临界核临界核（在非捕获区）大岛大岛连合沟道薄膜小岛 二次成核二、三次成核二、三次成核 连续薄膜（在沟道和孔洞处）三次成核薄膜的附着类型①简单附着：薄膜和基片间形成一个很清楚的分界面，薄膜与基片间的结合力为范德华力②扩散附着—由两个固体间相互扩散或溶解而导致在薄膜和基片间形成一个渐变界面。
薄膜技术复习题
薄膜技术复习题
什么是薄膜技术？有哪些应用领域？薄膜技术是用各种方法将原料原子或分子沉积在基底上形成薄膜的一种技术。
其应用领域广泛，例如涂层、光学、电子、化学、生物、能源等领域。
薄膜技术有哪些基本分类？薄膜技术可以根据其方式和用途进行分类，基本分类包括物理气相沉积、化学气相沉积、溅射、电镀、离子束沉积和溶液法等。
物理气相沉积是如何进行的？有哪些常见的物理气相沉积方法？物理气相沉积是通过远程或近程方式将原子或分子沉积在基底上，通常使用热蒸发、电子束蒸发、激光蒸发和离子束蒸发等方法进行。
什么是化学气相沉积？有哪些常见的化学气相沉积方法？化学气相沉积是通过化学反应将气态原料转化为沉积物，通常使用化学气相沉积、金属有机化学气相沉积和原子层沉积等方法。
薄膜技术在光学领域中的应用有哪些？薄膜技术在光学领域的应用包括反射镜、分光镜、滤光器、透镜、光学纤维、液晶显示器等。
其中，反射镜和分光镜是基于薄膜反射的原理制作的，滤光器则是利用多层薄膜堆叠吸收或反射光线的特性制作的。
薄膜物理与技术2020年最新题库
第一次作业1.试述狭义薄膜材料的概念。
答：薄膜,薄膜是一种薄而软的透明薄片。
用塑料、胶粘剂、橡胶或其他材料制成。
薄膜科学上的解释为:由原子，分子或离子沉积在基片表面形成的2维材料。
例:光学薄膜、复合薄膜、超导薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜、塑料薄膜等等。
薄膜被广泛用于电子电器，机械，印刷等行业。
2.简述薄膜在形成稳定核之前及之后的生长过程？答：形成稳定核之前：沉积原子到达基片表面，会发生三种状态。
一种是能量较大，在到达基片表面时就会发生反射离开；如果能量较低，变会停留在基片表面，而另一部分原子能量较大，在到达基片表面时，会发生表面迁移扩散。
如果扩散原子在驻留时间内不能与其它原子结合形成更大原子团，就会发生再蒸发离开基片表面，而扩散原子团在驻留时间内不能与其它原子相结合，便会发生分解。
如果表面原子或原子团在驻留时间内能与其它原子结合，便形成更大原子团；原子团继续吸附其它原子就会不断长到形成稳定核；形成稳定核之后：大多数薄膜通过岛状生长，少部分通过层状生长模式或者层岛复合模式生长成薄膜。
详细过程为形成稳定核后，稳定核长大，彼此连接形成小岛，新面积形成，新面积吸附单体，发生“二次”成核，小岛结合形成大岛，大岛长大并相互结合，有产生新面积，并发生“二次”、“三次”成核；形成沟道和带有孔洞的薄膜；沟道填平，封孔，形成连续薄膜。
3.简述薄膜的生长过模式及主要的控制因素？答：（1）岛状生长模式；（2）层状生长模式；（3）层岛复合模式。
控制因素主要分两类：晶格失配度和基片表面（或者基片湿润性或浸润性）；4.从沉积速率和沉积温度出发，简述如何形成单晶或者粗大晶粒？如何形成多晶、微晶甚至非晶？请给出简单图示？答：提高温度或降低沉积速率可以形成单晶或者粗大晶粒；降低温度或提高沉积速率可形成多晶、微晶甚至非晶。
5.薄膜外延生长的概念？影响实现外延生长主要因素是什么？在单晶基片上延续生长单晶薄膜的方法称为外延生长；温度、沉积速率、单晶基片；第二次作业1.真空的概念？怎样表示真空程度，为什么说真空是薄膜制备的基础？答：（1）真空概念：空在给定的空间内，气体的压强低于一个大气压的状态，称为真空；（2）真空程度：真空度、压强、气体分子密度：单位体积中气体分子数；气体分子的平均自由程；形成一个分子层所需的时间等；（3）物理气相沉积法中的真空蒸发、溅射镀膜和离子镀等是基本的薄膜制备技术。
薄膜物理与技术题库
一、填空题薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状-岛状生长在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与气体的压强P和电极距离的乘积有关。
1.表征溅射特性的参量主要有溅射率、溅射阈、溅射粒子的速度和能量等。
2. 溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm之间。
3．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。
4．气体分子的速度具有很大的分布空间。
温度越高、气体分子的相对原子质量越小，分子的平均运动速度越快。
二、解释下列概念溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面(靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象气体分子的平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程，其统计平均值：称为平均自由程，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。
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。
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真空蒸发镀膜法:是在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态溅射镀膜法:利用带有电荷的离子在电场加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质作成的靶电极。
在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中将靶原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现薄膜的沉积。
薄膜物理技术考试知识点总结
1.1薄膜概述作业题：什么是薄膜1.薄膜的定义（1）：由单个的原子、离子、原子团无规则地入射到基板表面，经表面附着、迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层固态物质。
定义（2）：采用特定的制备方法在基板表面上生长得到的一薄层固态物质。
·薄膜的尺度：通常：薄膜< 1μm 厚膜>10μm·微电子电路的工艺有哪些方法实现？答：光刻、镀膜、电子束。
1.2 薄膜结构和缺陷作业题：蒸发薄膜微观结构随基片温度的变化如何改变？低温时，扩散速率小，成核数目有限，形成不致带有纵向气孔的葡萄结构;随着温度升高，扩散速率增大，形成紧密堆积纤维状晶粒然后转为完全之谜的柱状晶体结构;温度再升高，晶粒尺寸随凝结温度升高二增大，结构变为等轴晶貌。
其他：·薄膜主要缺陷类型及特点？薄膜的缺陷分为:点缺陷(晶格排列出现只涉及到单个晶格格点，典型构型是空位和填隙原子，点缺陷不能用电子显微镜直接观测到，点缺陷种类确定后，它的形成能是一个定值)、位错(在薄膜中最常遇到，是晶格结构中一种“线性”不完整结构，位错大部分从薄膜表面伸向基体表面，并在位错周围产生畸变)、晶格间界(薄膜由于含有许多小晶粒，故晶粒间界面积比较大)和层错缺陷(由原子错排产生，在小岛间的边界处出现，当聚合并的小岛再长大时反映层错缺陷的衍射衬度就会消失)。
·薄膜晶粒织构（组织结构）模型：（能区分）·薄膜结构是指哪些结构？其特点是什么？（1）薄膜结构：组织结构（包含无定形结构、多晶结构、纤维结构、单晶结构）、晶体结构、表面结构。
（2）特点：组织结构：薄膜的结晶形态晶体结构：多数情况下，薄膜中晶粒的晶格结构与体材料相同，只是晶粒取向和晶粒尺寸不同，晶格常数也不同。
表面结构： a、呈柱状颗粒和空位组合结构；b、柱状体几乎垂直于基片表面生长，而且上下端尺寸基本相同；c、平行于基片表面的层与层之间有明显的界面；1.3 薄膜的形成作业题：1.薄膜生长的三个过程一、吸附、表面扩散与凝结过程二、核形成与生长过程三、连续薄膜的形成（岛形成与生长过程。
薄膜技术复习题
1．简述薄膜的形成过程。
薄膜：在被称为衬底或基片的固体支持物表面上，通过物理过程、化学过程或电化学过程使单个原子、分子或离子逐个凝聚而成的固体物质。
主要包括三个过程：（1）产生适当的原子、分子或离子的粒子；（2）通过煤质输运到衬底上；（3）粒子直接或通过化学或电化学反应而凝聚在衬底上面形成固体沉淀物，此过程又可以分为四个阶段：（1）核化和小岛阶段；（2）合并阶段；（3）沟道阶段；（4）连续薄膜2．图2为溅射镀膜的原理示意图，试结合图叙述溅射镀膜的基本过程，并介绍常用的溅射镀膜的方法和特点。
图 2 溅射镀膜的原理示意图过程：该装置是由一对阴极和阳极组成的冷阴极辉光放电结构。
被溅射靶（阴极）和成膜的基片及其固定架（阳极）构成溅射装置的两个极，阳极上接上1-3KV的直流负高压，阳极通常接地。
工作时通常用机械泵和扩散泵组将真空室抽到*10-3Pa，通入氩气，使真空室压力维持在（）*10-1Pa,而后逐渐关闭主阀，使真空室内达到溅射电压，即10-1-10Pa，接通电源，阳极耙上的负高压在两极间产生辉光放电并建立起一个等离子区，其中带正电的氩离子在阴极附近的阳极电位降的作用下，加速轰击阴极靶，使靶物质由表面被溅射出，并以分子或原子状态沉积在基体表面，形成靶材料的薄膜。
将欲沉积的材料制成板材——靶,固定在阴极上。
基片置于正对靶面的阳极上,距靶几厘米。
系统抽至高真空后充入 10～1帕的气体（通常为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电。
放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在1至几十电子伏范围。
溅射原子在基片表面沉积成膜直流阴极溅射镀膜法：特点是设备简单，在大面积的基片或材料上可以制取均匀的薄膜，放电电流随气压和电压的变化而变化，可溅射高熔点金属。
但是，它的溅射电压高、沉积速率低、基片温升较高，加之真空度不良，致使膜中混入的杂质气体也多，从而影响膜的质量。
薄膜物理与技术复习题
《薄膜物理与技术》1、薄膜的定义2、薄膜的制备方法3、真空的定义及性质（理想气体状态方程）4、真空的单位5、真空区域的划分6、气体的三种速度分布（最可几速度、平均速度、均方根速度）意义7、平均自由程的定义及计算8、余弦散射定律及意义9、确定真空系统所能达到的真空度的方程10、主要真空泵的排气原理与工作范围11、几类真空计的工作原理与测量范围（填空或选择）12、真空蒸发镀膜的定义13、真空蒸发镀膜的基本过程14、蒸发速率的表达式及蒸发源温度变化引起蒸发速率的变化15、蒸发过程的几点假设16、几种最常用的蒸发源及膜厚分布状况17、蒸发源的类型18、电子束蒸发源中电子束的加热原理及特点19、高频感应蒸发源的特点20、合金的蒸发中组元金属的蒸发速率之比21、合金及化合物的蒸发方法22、特殊的蒸发方法23、膜厚的定义24、膜厚的测量方法（尤其是原理：石英晶体振荡法、电离式监控计法光干涉法）25、溅射镀膜的定义26、溅射镀膜的优点及缺点27、直流辉光放电的区域28、辉光放电过程中，如何确定阴极与阳极之间的距离29、射频放电的频率30、溅射阈值、溅射率、溅射过程31、溅射的两种理论32、溅射镀膜的类型（重点为二极式、磁控式、射频式）33、离子镀膜的定义34、离子镀膜的成膜条件（公式的计算）35、离子镀膜的特点36、离子轰击的作用37、离子镀的类型（活性反应离子镀、射频离子镀）38、化学气相沉积的定义39、C VD的装置组成40、C VD反应的类型41、C VD法制备薄膜的过程42、C VD的特点43、C VD反应体系的条件44、低压化学气相沉积的原理45、等离子体化学气相沉积（定义及原理）46、等离子体的作用47、有机金属化学气相沉积、光CVD、电子回旋共振等离子体沉积48、溶液镀膜法的定义49、化学镀的定义及原理50、化学镀与化学沉积的异同点51、如何进行化学镀镍、铜、银等金属52、溶胶－凝胶法制备薄膜的工艺（至少三种）53、阳极氧化法的定义及原理54、阳极氧化法中氧化物薄膜厚度的计算公式55、电镀的定义与原理56、电镀过程中补充电极附件区域的离子的方法57、对电镀层的要求58、L B制备的定义及原理59、L B膜的分类60、薄膜的形成与生长形式61、薄膜的结构类型62、薄膜的组织结构63、薄膜的缺陷1、填空：1×202、名词解释：3×63、简答题：4×54、问答题：7×35、计算题：9×1综合题：12×1下面是赠送的保安部制度范本，不需要的可以编辑删除谢谢！保安部工作制度一、认真贯彻党的路线、方针政策和国家的法津法规，按照####年度目标的要求，做好####的安全保卫工作，保护全体人员和公私财物的安全，保持####正常的经营秩序和工作秩序。
薄膜物理复习题
薄膜物理复习题绪论1.薄膜制备⽅法到底有哪些，它们是如何分类的，试列出它们的树形结构（第⼀级按⼲法与湿法分；第⼆级（⼲法的分类）：PVD、CVD各包含哪些；第三级：蒸发、溅射、离⼦镀中各包含哪些）答：PVD：真空蒸发、溅射、离⼦镀CVD：常压CVD、低压CVD⾦属有机物CVD等离⼦体CVD光CVD、热丝CVD2.各种镀膜⽅法的英⽂简称答：PVD：物理⽓相沉积CVD：化学⽓相沉积、MBE：分⼦束外延、sol-gel：溶胶凝胶法、LPCVD：低压CVD、APCVD：常压CVD、PECVD：等离⼦体增强CVD、MOCVD：⾦属有机物CVD、、脉冲激光溅射沉积(PLD)、离⼦束辅助沉积(IBAD)MOD:⾦属有机物热分解3.试举例说明薄膜的应⽤（机械、微电⼦、光电⼦、元器件、光学、信息技术、装饰、能源等）答：⼀、集成电路：P-N结、绝缘层、导线，并由此构成⼆极管、三极管、电阻、电容等电⼦元件。
⼆、信息存储薄膜：磁盘、光盘三、集成光电⼦学：四、信息显⽰薄膜：薄膜晶体管液晶平板显⽰器、OLED五、薄膜太阳能电池六、硬质涂层七、其他：电⼦元件：表声波器件；传感器：特点⾼灵敏，低成本；光学：反射膜，增透膜；装饰、包装：镀⾦，锡箔纸，镀膜玻璃；第⼀章真空基础1.掌握真空、分⼦平均⾃由程、饱和蒸汽压、蒸发温度的概念答：真空：指低于⼀个⼤⽓压的⽓体状态。
分⼦平均⾃由程：定义：每个分⼦在连续两次碰撞之间所运动的平均路程。
饱和蒸⽓压的定义：在⼀定温度下，⽓、固或⽓、液两相平衡时，蒸⽓的压⼒称为该物质的饱和蒸⽓压。
仅仅是温度的函数。
应⽤例⼦：湿度蒸发温度：定义：饱和蒸⽓压为10-2托左右（唐教材0.1Pa）时的温度。
2.掌握真空的单位及其换算答：通常⽤“真空度”及“压强”两个参量来衡量真空的程度常⽤单位：帕斯卡(Pascal)=1⽜/⽶2，国际单位制托(Torr)=1/760atm=133.322Pa，旧单位此外，mmHg、atm、bar、mbar等，换算关系，1bar=105Pa1mmHg=1.000000014Torr1atm＝1.01×105Pa所以：1atm＞1bar，1mmHg≈1Torr3.理解⽓体的两种流动状态答：分⼦流：⽓体分⼦之间⼏乎不发⽣碰撞黏滞流：⽓体分⼦之间碰撞频繁4.掌握真空镀膜系统的构成（原理图），抽真空的过程答：典型的真空系统包括：真空室，真空泵，真空计5.理解机械泵、扩散泵、分⼦泵、溅射离⼦泵等的⼯作原理及其使⽤范围答：真空泵：输运式真空泵、捕获式真空泵。
薄膜物理期末考试孙喜莲版解析
薄膜物理与技术（孙喜莲版）一：填空题1. 为了研究真空和实际使用方便，根据各压强范围内不同的物理特点，把真空划分为，，，四个区域。
2. 在真空条件下，分子的平均自由程可以与容器尺寸相比拟。
3. 列举三种气体传输泵，和。
4. 气体捕获泵是通过各种材料特有的将被抽气体吸除，以达到所需真空。
5. 真空计种类很多，通常按测量原理可分为和。
6. 气体的吸附现象可分为和。
7. 化学气相反应沉积的反应器的设计类型可分为，，和。
8 电镀方法只适用于在上沉积金属和合金，薄膜材料在电解液中是以的形式存在。
制备有序单分子膜的方法是。
9 不加任何电场，直接通过化学反应而实现薄膜沉积的方法叫。
10 物理气相沉积过程的三个阶段：，和。
11.在相同条件下，小平面蒸发源的中心膜厚为点蒸发源中心膜厚的倍。
12. 在反应蒸发中，蒸汽原子与活性气体之间的反应主要发生在。
13. 溅射过程中所选择的工作区域是，基板常处于区，阴极和基板之间的距离至少应是宽度的两倍。
14. 在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与和的乘积有关。
15.磁控溅射具有两大特点是和。
16.直流二极溅射依赖离子轰击阴极所发射的次级电子来维持。
17.射频电极在靶材上的效应使得气体离子对其自发的轰击和溅射。
18.在离子镀成膜过程中，同时存在和作用，只有当前者超过后者时，才能发生薄膜的沉积。
19 薄膜的形成过程一般分为：、、。
20 原子聚集理论中最小稳定核的结合能是以为最小单位不连续变化的。
21薄膜成核生长阶段的高聚集来源于：、、。
这些结论假设凝聚系数为常数，基片具有原子级别的平滑度。
22 薄膜生长的三种模式有、、。
23 在薄膜中存在的四种典型的缺陷为：、、和。
24 列举四种薄膜组分分析的方法：、、和。
25 电子衍射图案对于单晶衍射为，精细多晶为，大晶粒多晶且包含织构为。
26 红外吸收是由引起变化的分子振动产生的，而拉曼散射则是由引起变化的分子振动产生的。
由于作用的方式不同，对于具有对称中心的分子振动，不敏感，敏感；相反，对于具有反对称中心的分子振动，敏感而不敏感。
薄膜物理考试常见问题
1.薄膜物理主要讨论对象是什么？有哪些特性？2.真空如何定义？如何测量？有哪些单位制？如何换算？为什么要划分真空区域？其依据是什么？关键参数如何定义？各个真空区域的气体分子的物理运动特征如何？3.真空泵可分为哪两大类？简述各类包括的常用真空泵类型及其工作压强范围。
分析说明实用的真空抽气系统为什么往往需要多种真空组成复合抽气系统。
4.什么是吸附和脱附？其主要机制和影响因素有哪些？5.图示说明阳极氧化生长薄膜的基本步骤，分析为什么阳极氧化需要高的极间电压且薄膜生长厚度存在极限。
6.什么是物理气相沉积（PVD）？举例说明PVD的主要过程。
选择三种典型的离化PVD技术，比较其镀膜原理和特点。
7.真空蒸发装置一般包括哪三个组成部分？选择三种典型蒸发装置，比较其原理、特点和适用领域。
8.画出直流辉光放电的伏安特性曲线，解释说明放电区域的划分、以及不同放电阶段的放电现象和伏安特性变化特征，最后解释溅射镀膜工作区域的选择及理由。
9.选择三种典型溅射装置，比较其镀膜原理、工艺特点和适用领域。
10.与蒸发法相比，溅射镀膜主要有哪些优点和缺点？溅射装置可以按哪些特性分为哪些类别？图示说明磁控溅射的实现原理和主要技术优势。
11.图示说明薄膜的初期形成过程一般分为哪几个阶段、各阶段的主要现象如何？12.简述薄膜的主要生长模式如何分类，以及每类生长模式各自的出现条件和特点。
13.根据新相自发形核理论，简述薄膜临界核心面密度n* 的主要影响因素及各自的影响规律，并解释说明要获得均匀平整薄膜沉积的基本条件和实现途径。
14.根据薄膜非自发形核理论，简述非自发形核率(dN/dt) 的主要影响因素，并解释说明吸附气体原子的脱附激活能、扩散激活能和临界形核势垒对其影响规律和内在机制。
15.根据薄膜非自发形核理论，简要说明为什么高温低速沉积往往获得粗大或单晶结构薄膜，而低温高速沉积则有利于获得细小多晶、微晶乃至非晶薄膜？16.图示说明连续薄膜形成时三种可能的核心吞并互连机制及其驱动力的异同。
薄膜考试
量分子的系统处于平衡态时的速率分布为麦克斯韦速率分布。
18.例
27 摄氏度
时，氢气和氧气分子的方均根速率
v rm s
M H 0.002 kg mol 1 R 8.31J K1 mol1 M O 0.032 kg mol 1
T 300 K
v rms
3RT M
氢气分子：v rms 1.93 103 m s1 氧气分子：v rms 483 m s1
.
19 例 如图示两条 f (v ) ~v 曲线分别表示氢气和氧气在同一温度下的麦克斯韦速率
v 分布曲线， 从图上数据求出氢气和氧气的最可几速率 . p
2k T m
f (v)
m(H2 ) m(O2 )
o
2000
v
/
m
s1
vp (H2 )
vp (H2 )
vp (O2 )
2000m/s
vp (H2 ) m(O2 ) 32 4
tML=0.35 S 21.真空系统的组成 一个典型的真空设备包括三个部分 ：真空容器－－气体来源 真空泵－－抽气手段 真空计－－检测真空度的工具 主要排气手段：1）低真空阶段以机械泵为主（旋转、气体压缩） 2）中、高真空阶段以扩 散泵为主（扩散泵油——加热后高速定向运动将气体分子带入泵口 分子泵 ——无油系 统，易获得 10－8To rr 高真空）
机物化学气相淀积法 MOCVD （Metal Organic） 7.物理气相沉积的主要过程
靶材、基片准备 靶表面材料气化 粒子向基片输运 粒子在基片上形成连续薄膜
8 物理气相沉积制备薄膜为什么需要真空环境?（真空技术在薄膜制备中具有非常重要的作
用）
a. 若非真空，蒸汽分子不能沿直线运动，不易成膜 b. 若非真空，成膜物质与空气中活
薄膜复习题
1.熟悉真空度的物理单位及其相互换算。
2.了解真空泵的主要性能指标。
3.了解主要的真空泵种类。
输运式真空泵:机械式气体输运泵:旋片式机械真空泵，罗茨泵，涡旋分子泵气流式气体输运泵：油扩散泵捕获式真空泵:低温吸附泵，溅射离子泵4.测量方法。
了解主要的真空热偶真空规和皮拉真空规，电离真空规，薄膜真空规5.掌握物理气相沉积、化学气相沉积技术各自的特点。
6.列举真空蒸发法装置的组成。
7.熟悉元素、化合物、合金等不同物质粒子蒸发时的行为特点；列举使蒸发法不宜被用于合金或化合物薄膜制备的主要原因。
8.各种真空蒸发方法薄膜沉积的设备和各方法的优点与缺点。
9.列出离子镀的种类，并按照各种方法能够实现的沉积物质粒子的离化率对其进行一下排序。
离化率由低到高是二极直流放电离子镀，空心阴极离子镀，真空阴极电弧离子镀、多弧离子镀。
10.列举离子镀方法的优点和其原因。
优点：1，制备的薄膜与衬底之间具有良好的附着力，并且薄膜结构致密。
因为在蒸发沉积之前以及沉积的同时用离子轰击衬底和薄膜的表面，可以在薄膜与衬底之间形成粗糙洁净的界面，并形成均匀致密的薄膜结构和抑制柱状晶生长，前者可以提高薄膜与衬底之间的附着力，后者可以提高薄膜的致密性、细化薄膜微观组织。
2、提高薄膜对于复杂外形表面的覆盖能力。
因为离子镀进行的过程中，沉积原子将从与离子的碰撞过程中获得一定的能量，加上离子本身对薄膜的轰击，这些都会使得原子在沉积至衬底表面时具有更高的动能和迁移能。
11.说明使用离子束辅助沉积方法制备薄膜材料的优点1.掌握气体分子平均自由程的物理意义气体分子平均自由程是气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。
设气体分子的有效截面直径为d，则该气体分子的平均自由程λ=1÷（nπd²）2.掌握气体流动状态的种类及其分类标准。
分子流状态kn＜1过渡状态kn=1-110黏滞流状态kn＞1103.掌握真空泵抽速的物理含义。
式中为真空泵入口处的气体压力；Q为单位时间内通过真空泵入口的气体流量4.掌握溅射产额的物理含义溅射产额是被溅射出来的物质的总原子数与入射离子数之比,它是衡量溅射过程效率的参数.5.简述真空泵的种类、原理和应用。
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薄膜物理复习题
电子科大版
编辑者——王岳【701舆狼共舞】
一、什么是真空？真空的区域划分，对应的真空范围，真空系统组成？
1、所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。
同正常的大气压相比，是比较稀薄的气体状态。
2、A、粗真空：1*105~1*102Pa B、低真空：1*102~1*10-1Pa
C、高真空：1*10-1~1*10-6Pa
D、超高真空：<1*10-6Pa
3、典型的真空系统包括：待抽空的容器（真空室）、获得真空的设备（真空泵）、测量真空的器具（真空计）以及必要的阀门、管道和其他附属设备。
二、什么是饱和蒸汽压？真空蒸度原理级包括的几个基本原理，蒸发源的类型？
1、在一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸汽与固体或液体平衡过程中所表现出的压力成为该物质的饱和蒸汽压。
2、（1）加热蒸发过程：包括由凝聚相转变为气相的相变过程。
（2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输，即这些粒子在环境气氛中的飞行过程。
（3）蒸发原子或分子在基片表面上的沉积过程，即是蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。
3、电阻蒸发源：对材料要求熔点要高、饱和蒸汽压低、化学性能稳定；在高温下不应与蒸发材料发生化学反应；具有良好的耐热性，热源变化时，功率密度变化较小。
电子束蒸发源：优点：可以使高熔点的材料蒸发，并且能有较高的蒸发速度；热量可以直接加到蒸度材料的表面，因而热效率高，热传导和热辐射的损失少；可以避免容器材料的蒸发，以及容器材料与蒸度材料之间的反应。
高频感应蒸发源：特点：蒸发速率大；蒸发源的温度均匀稳定，不易产生飞溅现象；蒸发材料是金属时，蒸发材料可产生热量，因此，坩埚可选用和蒸发材料反应最小的材料；温度容易控制，操作简单。
三、什么是溅射、外延生长？磁控溅射原理？
1、所谓溅射是指核能粒子轰击固体表面，是固体原子或分子从表面射出的现象。
2、外延生长技术是指在一块半导体的单晶片上沿着单晶片结晶的轴方向生长一层所需要的薄单晶层。
3、电子e在电场E作用下，在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞，使其电离出Ar+和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar+在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则沉积在基片上形成薄膜。
四、离子镀原理，什么是离化率？与蒸发、溅射相比离子镀特点？
1、在离子镀装置中，当真空室抽至10-1 Pa的高真空后，通入惰性气体，使真空度达到1~10-1Pa。
接通高压电源，则在蒸发源与基片之间建立起一个低压气体放电的等离子区。
由于基片处于负高压并被离子体包围、不断受到正离子轰击，因此可有效的清除基片表面的气体和污物，使成膜过程中膜层表面始终保持清洁状态。
于此同时，镀材气化蒸发后，蒸发粒子进入等离子区，与等离子区中的正离子和被激活的惰性气体原子以及电子发生碰撞，其中一部分蒸发粒子被电离成正离子，正离子在负高压电场加速作用下，沉积到基片表面成膜。
2、离化率是指被电离的原子数占全部蒸发原子数的百分比例。
是衡量离子镀特性的一个重要指标。
3、膜层附着性能好；膜层密度高；绕射性能好；可镀材质范围广泛；有利于化合物膜层的形成；沉积速率高，成膜速度快，可镀较厚的膜。
五、什么是化学气相沉积（CVD）？低压与常压化学气相沉积差别？什么是MOCVD？以
及原料化合物必须满足的条件？
1、这种方法是把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的单质气体供给基片，利用加热、
等离子体、紫外光乃至激光等能源，借助气相作用或在基片表面的化学反应生成要求的薄膜。
2、由于低压下气体的扩散系数增大，使气态反应剂与副产物的质量传输速度加快，形成
沉积薄膜的反应速度增加。
由气体分子运动论可知，气体的密度和扩散系数都与压力有关，前者与压力成正比，后者与压力成反比。
低压系统内气体的扩散系数比常压大很多，因此质量运输的快，使整个系统空间气体分子均匀分布，能生长出厚度均匀的薄膜。
低压还可以使生产效率大大提高、减少自掺杂、改善杂质分布。
3、MOCVD是一种利用有机金属化合物的热分解反应进行气相外延生长薄膜的CVD技
术。
4、必须满足：在常温下较稳定且容易处理；反应的副产物不应妨碍晶体生长，不应污染
生长层；为适应气相生长，在室温附近应具有适当的蒸汽压。
六、溶胶凝胶原理，对于膜材的要求，什么是电镀，什么是LB镀膜技术？
1、采用适当的金属有机化合物等溶液水解的方法，可获得所需的氧化物薄膜。
实质是将某些3、4、5族元素合成烃氧基化合物，以及利用一些无机盐作为镀膜物质，将这些成膜物质溶于某些有机溶剂，采用浸渍和离子甩胶等方法涂覆于基体表面，因发生水解作用而形成胶体膜，然后进行脱水二凝结为固体薄膜。
2、要求：
（1）使用的有机极性熔体应有足够宽的溶解度范围因此一般不适用水溶液。
（2）有少量水掺杂时应易水解。
（3）水解后形成的薄膜应不溶解，生成的挥发物易从镀件表面去除。
（4）水解所生成的各种氧化物薄膜能在较低温度下进行充分脱水。
（5）薄膜与基板表面有良好的附着力。
3、电镀的方法是在含有被镀金属离子的水溶液中通直流电流，使正离子在阴极表面放电，得到金属薄膜。
4、它是利用分子表面活性在水——气界面上形成凝结膜，并将该膜逐次转移到固体基板上，形成单层或多层类晶薄膜的一种制模方法。
七、物理、化学吸附区别以及其生长步骤？什么是薄膜、压电、介电？
1、固体表面与体内在晶体结构上的一个重大差别是原子或分子之间的结合化学键中断，原子或分子在固体表面形成的这种中断键称为不饱和键或悬挂键。
这种键具有吸引外来原子或分子的能力。
入射到集体表面的气相原子被这种悬挂键吸引住的现象称为吸附。
如果吸附仅仅是有原子电偶极矩之间的范德华力起作用则成为物理吸附；若吸附是由化学键结合力起作用则成为化学吸附。
2、对溅射类镀膜，可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材，并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来，并且最终沉积在基片表面，经历成膜过程，最终形
成薄膜。