薄膜物理考试常见问题

薄膜物理复习题

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*10-1PaC、高真空：1*10-1~1*10-6PaD、超高真空：<1*10-6Pa3、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。

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第一章1. 气体分子的平均fcl 由程：一个气体分子在两次碰撞之叫的平均距离。

重要性：〒均自山程影响分子到衬底的能量大小，自山程小，能量小，形成疏松溥膜3. 气体流动状态分类：分子流状态和粘滞流状态分了流状态Kn<l :在高真空环境中，气体分子除了与容器器壁发生碰撞意外，儿乎不发生气体分子叫的碰撞过程的气体流动状态。

（特点：气体分子的平均B 由程人于气体稗器的尺寸或与其相当）粘滞流状态Kn 〉10:当气体压力较高吋，气体分子的平均£1由程较短，气体分子间的相互碰撞较为频繁的气体的流动状态。

（与分子流状态相比，沾滞流状态的气体流动模式要 S 杂得多，在低流速的情况下，粘滞流状态的气流处于层流状态，在流苏较高时，气体的流动状态转变为紊流状态）4. 真空泵分类：输运式：采川对气体进行压缩的方式将气体分子输送至真空系统之外捕获式：依靠在真空系统内凝集或吸附气体分子的方式将气体分子捕获，排除于真空系统之外。

（机械泵，罗茨泵等低级泵获得的真空范围，前者10-lPaA 者10-2Pa;涡轮泉，油扩散泵等高级泵获得髙真空） 1）.汕扩散泵工作原理：将扩散泵油加热至高温蒸发状态（200oC ），让油蒸气呈多级状向下定向高速喷出吋不断捕击使其被iQ 向排气门运动，在压缩作用下被排出泵体。

M 吋泵体冷却的油蒸汽又会凝聚返回泵的底部工作参数：实际抽速：1-104L/S （决定于泵体U 径）极限真空：10_5Pa 特点与使用：与旋片机械泵串联使川，需要机械泵抽预真空（1 Pa ）;汕污染；价格便宜。

2）涡轮分子泵工作原理：靠机械运动对气体分了•施加作用，并使气体分了向特定方向运动的原理來工作的。

涡轮分子泵的转子叶片具奋特定的形状，以20000-30000转/分的高速旋转，将动景传给气体分子，多级叶片（10-40）的连续压缩保证了分子泵的高效快速的工作。

工作参数：实际抽速：lOOOL/s （决定干泵体门径和转速）极限真空：10_5Pa5. 热偶真空规和电离真空规（1）热偶规工作原理：气体的热导率随气体压力变化，通过热电偶测出热丝的温度，也就2.真空度：表示气体的势波强度，一个相对外界的概念，态。

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。

薄膜考试

第一章 1.薄膜与微细加工技术的优点薄膜很薄，是实现微型化的主要手段．薄膜是制备新型功能器件的有效手段．探索物质秘密的有力手段．获得常规情况下难以获得的物质．获得特殊界面结构的膜层．自动化控制． 2.薄膜为什么受到重视？
1）薄膜物理是物理学（特别是固体物理学）的重要分支，发展形成自己的体系 --理论与实验（2）薄膜材料具有广泛的电、光、声、热、磁等应用场合，许多制品（刀具、容器、管道、板材等）主要决定于其表层特性而不是整体特性，电子元器件（微电子、光电子）是建立在发展于表面或表面近层的物理效应基础上，微电子器件、固体电子器件提高性能、小型化的关键—相关薄膜材料的制备和研究（3）薄膜具有许多明显不同于块材料的特性，如晶体结构多为非晶态、亚稳态等, 这些特性称为反常结构与特性—为薄膜所特有（值得研究和利用）不仅是材料学研究的重要领域，也为发展新型功能材料开辟了广阔途径。（非平衡冶金、非晶态生长、超微细结构、纳米材料…….)（4）薄膜材料是现代材料科学发展最迅速的一个分支。现在科学技术的发展，特别是微电子技术的发展，打破了过去体材料的一统天下。过去需要众多材料组合才能实现的功能，现在仅仅需要少数几个器件或者一块集成电路板就可以完成。而薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术手段。（5）器件的微小型化不仅可以保持器件原有的功能，而且可以使之更强化，随着器件的尺寸减小以至于接近电子或其他离子量子化运动的微观尺度，薄膜材料或其器件讲显示出许多全新的物理现象。薄膜技术作为器件微型化的关键技术，是制备这类具有新型功能器件的有效手段。（6）每种材料的性能都有其局限性。薄膜技术作为材料制备的有效手段，可以将各种不同的材料灵活地组合在一起，构成具有友谊特性的复杂材料体系，发挥每种材料各自的优势，避免单一材料的局限性。 3.薄膜定义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。 4.薄膜材料的特点（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。 5.溅射：二级溅射、三级/四级溅射、偏压溅射、吸气溅射、反应溅射、磁控溅射、射频溅射、对向靶溅射、离子束溅射、中频溅射 6.物理气相淀积方法（PVD， Physical Vapor Deposition）：成膜组分以气相的方式从材料源输运到衬底后，直接在衬底淀积成膜的方法。如 Al、AlN 薄膜的淀积化学气相淀积方法（CVD， Chemical Vapor Deposition）：成膜组分以气相方式输运到衬底后，需要通过化学反应的方式才能在衬底成膜的方法。如多晶硅薄膜的淀积是通过气相硅烷在衬底表面发生分解化学反应后在衬底沉积 Si 原子后成膜的。 PVD 技术，从气化和成膜的方式来看，可分为：蒸发（Evaporation）热蒸发（Thermal）电子束蒸发（e-Beam）溅射（Sputter）直流(DC)射频(RF)磁控(Magnetron)反应(Reactive)离子束(Ion Beam)脉冲激光淀积（PLD：Pulsed Laser Deposition or Laser Ablation）分子束外延（MBE：Molecular Beam Epitaxy）离子镀（IP:Ion Plating) 化学气相淀积方法(CVD: Chemical Vapor Deposition)，从成膜的化学反应条件、化学组分特征和成膜的特点来看，可分为：常压化学气相淀积法 APCVD（Air-Pressure）低压化学气相淀积法 LPCVD （Low-Pressure），等离子增强化学气相淀积法 PECVD （Plasma Enhanced）气相外延 VPE （Vapor phase epitaxy）原子层淀积 ALD （Atomic Layer Deposition）金属有

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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。

薄膜光学-全部知点问题全答版

薄膜光学-全部知点问题全答版薄膜光学：1. 整部薄膜光学的物理依据就是光的⼲涉。

研究光的本性及其传播规律的学科就是光学。

研究光在薄膜中的传播规律是薄膜光学。

2. 列举常⽤的光学薄膜滤光⽚、反射镜镀膜镜⽚⽜顿环3. 利⽤薄膜可以实现的功能提⾼或降低反射率、吸收率与透射率⽅⾯，在使光束分开或合并⽅⾯，或者在分⾊⽅⾯，在使光束偏振或检偏⽅⾯，以及在使某光谱带通或阻滞⽅⾯，在调整位相⽅⾯等等，光学薄膜均起着⾄关重要的作⽤。

减少反射，提⾼透过率；提⾼反射率；提⾼信噪⽐；分光或分束；保护探测器不被激光破坏，重要票据的防伪等等；4. 电磁场间的关系：()111H N k E =?光学导纳：HN N k E=，这是的另⼀种表达式称为光学导纳坡印廷⽮量（能流密度）的定义:单位时间内，通过垂直于传播⽅向的单位⾯积的能⽮量S5. 光在两种材料界⾯上的反射：0101cos ,cos N p r s N ηηθηηηθ--==+-*??光：光： 01010101R ηηηηηηηη*--=? ? ?++?(p 偏振光为横磁波，s 偏振光为横电波)6. 掌握单层膜的特征矩阵公式：薄膜光学3 PPT 中P 15-211112111sin cos 1sin cos i B C i δδηηηδδ?=????? B C ??称为膜系的特征矩阵 20110000110011cos cos (-)cos cos cos cos (-)cos cos N N p N N N N s N N θθθθθθθθ??- ?+- ?+??偏振偏振CY B=单层膜的反射系数和反射率为：000000,YY Y r R Y Y Y ηηηηηη*---==? ? ?+++7. 掌握多层膜的特征矩阵公式：薄膜光学3 PPT 中P 26-298. 【计算】偶数四分之⼀光学膜层的特征矩阵：2231222r r s r r Y ηηηηη------=---或奇数四分之⼀光学膜层的特征矩阵：222422231r r r r r sY ηηηηηη-------=---或计算多膜层（膜层厚度为四分之⼀波长的整数倍）的反射率。

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。

薄膜物理与技术-考试重点

薄膜物理与技术-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—1Pa 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。

物理气相淀积：利用某种物理过程，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。

阴影效应：蒸发的物质被障碍物阻挡而不能沉积到衬底上。

溅射：离子轰击物质表面，并在碰撞过程中发生能量与动量的转移，将物质表面原子激发出来的过程。

溅射法：将被电场加速后具有一定动能的离子引向靶电极，与靶表面原子碰撞使之溅射出来，溅射原子能够沿一定方向射向衬底并沉积下来。

等离子体鞘层：等离子体相对器壁会呈正电性，在等离子体和壁之间的非电中性薄层称为鞘层。

弹性碰撞：参加碰撞的粒子的总动能和总动量保持不变，并且不存在粒子内能的变化。

溅射产额：被溅射出来的原子数与入射离子数之比。

（衡量溅射过程效率的参数）靶材的中毒：随着活性气体压力的增加，靶材表面可能形成一层相应的化合物，导致溅射和薄膜沉积速率降低。

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。

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．薄膜的组织构造是指它的结晶形态，其构造分为四种类型：无定形构造，多晶构造，纤维构造，单晶构造。

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、解释以下概念溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体外表(靶)，使固体原子(或分子)从外表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外表上，除了被弹性反射和吸附后再蒸发的原子之外，完全被基体外表所凝结的气相原子数与入射到基体外表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外表原子的溅射等现象，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，使其原子或分子从外表汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)外表，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。

在离子能量适宜的情况下，入射离子在与靶外表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。

离化率: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。

薄膜物理与技术-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的合金颗粒，逐次送到非常炽热的蒸发器或坩锅中，使一个一个的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）从表面射出的现象。

（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的气体（1分），并用各种放电方式使金属蒸气和反应气体的分子、原子激活离化（2分），促进其间的化学反应，在基片表面上获得化合物薄膜的方法（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的数量。

（3分）二、简答题：（本题满分88分）1、什么叫真空？典型的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的气体空间。

（1分）典型的真空系统应包括：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）以及必要的管道、阀门和其他附属设备。

（4分）2、简述磁控溅射的工作原理。

（7分）答：磁控溅射的工作原理是：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＋和一个新的电子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，中性的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的作用。

一般可近似认为：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。

从靶面发出的二次电子，首先在阴极暗区受到电场加速，飞向负辉区。

进入负辉区的电子具有一定速度，并且是垂直于磁力线运动的，此时电子受洛仑兹力的作用而绕磁力线旋转。

电子旋转半圈之后，重新进入阴极暗区，受到电场减速。

当电子接近靶面时，速度即可降到零。

以后电子又开始一个新的运动周期，作E×B漂移。

3、什么叫薄膜？试举出薄膜的5例应用。

高中物理光的干涉问题解析

高中物理光的干涉问题解析在高中物理学习中，光的干涉是一个重要的概念，也是考试中经常出现的题型之一。

干涉是指两束或多束光波相互叠加产生的现象，它可以解释许多光的特性和现象，如薄膜干涉、杨氏双缝干涉等。

本文将通过具体的例题，分析解决干涉问题的方法和技巧，帮助高中学生更好地理解和应用干涉概念。

一、薄膜干涉问题薄膜干涉是光的干涉中的一个重要问题。

我们以一道光线从空气射入厚度为t的透明薄膜，然后射入介质为n的介质中，再从介质射入空气中。

这个过程中，光线会发生反射和折射，产生干涉现象。

下面我们通过一个例题来说明解决薄膜干涉问题的方法。

例题：一束波长为λ的光垂直射入厚度为t的空气膜，上下表面的折射率分别为n1和n2，已知n1>n2。

当n1t=λ/4时，求干涉条纹的间距。

解析：根据薄膜干涉的条件，当光波从厚度为t的薄膜射出时，光程差为2nt。

而干涉条纹的间距与光程差有关，可以通过以下公式计算：间距d = λ / (2(n1-n2)cosθ)其中，θ为入射角。

在本题中，由于光是垂直射入薄膜，所以θ=0°，cosθ=1。

代入已知条件，我们可以得到：d = λ / (2(n1-n2))这样，我们就得到了干涉条纹的间距与波长、折射率之间的关系。

通过这个例题，我们可以看出，解决薄膜干涉问题的关键是确定光程差和干涉条纹的间距之间的关系，并运用相关公式进行计算。

二、杨氏双缝干涉问题杨氏双缝干涉是光的干涉中的另一个重要问题。

我们将一束光通过两个狭缝射入屏幕上，观察到一系列明暗相间的干涉条纹。

下面我们通过一个例题来说明解决杨氏双缝干涉问题的方法。

例题：两个狭缝间距为d，一束波长为λ的光垂直射入，屏幕离狭缝距离为D。

求第m级明条纹的角宽度。

解析：根据杨氏双缝干涉的条件，明条纹的角宽度可以通过以下公式计算：θ = λ / d其中，θ为角宽度。

在本题中，我们需要求解第m级明条纹的角宽度，可以通过以下公式计算：θm = mλ / d这样，我们就得到了第m级明条纹的角宽度与波长、狭缝间距之间的关系。

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。