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薄膜物理复习题

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。

薄膜物理与技术课后作业

薄膜物理与技术课后作业

《薄膜物理与技术》课后小作业1.在集成电路工艺中,BPSG薄膜沉积由热化学气相沉积的方法,而不是等离子体;传统金属钨的制备采用CVD技术而不用溅射工艺。

针对这两种工艺请分别说出至少一条这样做的原因。

图例如下。

Answer:化学气相沉积工艺压力在200-600Torr之间,分子的平均自由程更小,填孔能力更好,所以BPSG薄膜制备主要采用化学气相沉积工艺方法。

除此之外,化学气相沉积工艺是热降解的工艺,没有使用射频所产生的等离子体,因而避免了等离子体引起的器件损伤。

通过沉积钨薄膜,进行回刻除去多余的钨,可以实现对垂直通孔很好的填充。

也可以避免溅射对器件的损伤。

2.作为一个完整掌握PVD和CVD能力的镀膜设备的管理者,如果需要为喷气式发动机铸造成型的合金涡轮叶片内部冷却通道及外表面镀制2微米厚的热防护氧化锆涂层,情提供合理的方案和建议。

Answer:PVD的清洁度要求更高,镀膜厚度约为2.5微米,符合要求,PVD镀膜如实地反映被镀器件的表面,不用研磨就具有很好的金属光泽;PVD无污染3.尝试介绍用于分析照相机薄膜透镜上的紫色薄膜样品的特殊结构(如薄膜厚度、形态)和化学表征(如成分)的技术,可能存在的困难有哪些?Answer:薄膜的形貌表征技术:扫描电子显微镜技术:用二次电子信号成像来观察样品的表面形态,即用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。

二次电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。

透射电子显微镜技术:可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构,这些结构称为亚显微结构或超微结构。

要想看清这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显微镜的分辨率。

1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜,电子束的波长要比可见光和紫外光短得多,并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比,也就是说电压越高波长越短。

薄膜物理与技术题库[精品文档]

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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

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

薄膜物理与技术

1、为什么要真空?真空的概念?真空的用途?答:真空蒸发、溅射镀膜和离子镀膜等常称为物理气相沉积(PVD法)是基本的薄膜制作技术。

他们均要求淀积薄膜的空间要有一定的真空度。

因此,真空技术是薄膜制作技术的基础,获得并保持所需的真空环境,是镀膜的必要条件。

所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。

同正常的大气相比,是比较稀薄的气体状态。

粗真空(105~102Pa):真空浸渍工艺低真空(102~10-1):真空热处理高真空(10-1~10-6):分子按直线飞行超高真空(< 10-6):一得到纯净的气体;二获得纯净的固体表面2、分子的三种速率答:最可几速度:平均速度:均方根速度:3、气体的临界温度:对于每种气体都有一个特定的温度,高于此温度时,气体无论如何压缩都不会液化,这个温度称为该气体的临界温度。

利用临界温度来区分气体与液体。

高于临界温度的气态物质称为气体,低于临界温度称为蒸汽。

极限压强(极限真空):对于任何一个真空系统而言,都不可能得到绝对真空(p=0),而是具有一定的压强Pu,称为极限压强(或极限真空),这是该系统所能达到的最低压强,是真空系统是否满足镀膜需要的重要指标之一。

4、溅射:所谓溅射,是指何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。

5、CVD(化学气相沉积):化学气相沉积是一种化学气相生长法,简称CVD技术。

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(热分解或化学合成)生成要求的薄膜。

6、薄膜的组织结构:是指它的结晶形态,分为四种类型:无定型结构、多晶结构、纤维结构和单晶结构。

7、薄膜的缺陷:在薄膜的生长和形成过程中各种缺陷都会进入到薄膜之中。

这些缺陷对薄膜产生重要的影响。

他们与薄膜制作工艺密切相关。

点缺陷:在基体温度低时或蒸发过程中温度的急剧变化会在薄膜中产生许多点缺陷,这些点缺陷对薄膜电阻率产生较大影响。

薄膜物理期末考试孙喜莲版.

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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。

薄膜考试

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

薄膜材料与技术复习题

薄膜材料与技术复习题

薄膜材料与技术复习题⼀、选择题:1、所谓真空,是指:()A、⼀定的空间内没有任何物质存在;B、⼀定空间内⽓压⼩于1个⼤⽓压时,⽓体所处的物理状态;C、⼀定空间内⽓压⼩于1 MPa时,⽓体所处的物理状态;D、以上都不对2、以下关于CVD特点的描述,不正确的是:()A、与溅射沉积相⽐,CVD具有更⾼的沉积速率;B、与PVD相⽐,CVD沉积绕射性较差,不适于在深孔等不规则表⾯镀膜;C、CVD的沉积温度⼀般⾼于PVD⽅法;D、CVD沉积获得的薄膜致密、结晶完整、表⾯平滑、内部残余应⼒低3、关于⽓体分⼦的平均⾃由程,下列说法不正确的是:()A、⽓压越⾼,⽓体分⼦的平均⾃由程越⼩;B、真空度越⾼,⽓体分⼦的平均⾃由程越长;C、温度越⾼,⽓体分⼦的平均⾃由程越长;D、⽓体分⼦的平均⾃由程与温度、压⼒⽆关,取决于⽓体种类4、下列PECVD装置中,因具有放电电极⽽存在离⼦轰击、弧光放电所致的电极损坏潜在风险和电极材料溅射污染薄膜问题的是:()A、电容耦合型;B、电感耦合型;C、微波谐振型;D、以上都不对5、按真空区域的⼯程划分,P = 10-4 Pa时,属于()区域,此时⽓体分⼦的运动以()为主。

A、粗真空;B、低真空;C、⾼真空;D、超⾼真空;E、粘滞流;F、分⼦流;G、粘滞-分⼦流H、Poiseuille流6、下列真空计中,()属于绝对真空计。

A、热偶真空计;B、电离真空计;C、Pirani真空计;D、薄膜真空计7、CVD沉积薄膜时,更容易获得微晶组织薄膜的⽅法是:()A、低温CVD;B、中温CVD;C、⾼温CVD;D、以上都不对8、下列真空泵中,()属于⽓体输运泵。

A、旋⽚式机械泵;B、油扩散泵;C、涡轮分⼦泵;D、低温泵9、低温CVD装置⼀般指沉积温度<()的CVD装置。

A、1000℃;B、500℃;C、900℃;D、650℃10、下列关于镍磷镀技术的说法中,正确的是:()A、所获得的镀层含有25wt%左右的P⽽⾮纯Ni,所以也称NiP镀;B、低P含量的镍磷镀镀层致密,硬度可达到与电镀硬Cr相当的⽔平;C、⾼P含量的镍磷镀镀层⽆磁性;D、可直接在不具有导电性的基体上镀膜11、关于LPCVD⽅法,以下说法中正确的是:()A、低压造成沉积界⾯层厚度增加,因此薄膜沉积速率⽐常压CVD更低;B、低压造成反应⽓体的扩散系数增⼤;C、低压导致反应⽓体的迁移运动速度增⼤;D、薄膜的污染⼏率⽐常压CVD更低12、⽓相沉积固态薄膜时,根据热⼒学分析以下说法中不正确的是:()A、⽓相过饱和度越⼤,固态新相形核能垒越低;B、⽓相过饱和度越⼤,固态新相形核能垒越⾼;C、⽓相过饱和度越⼤,固态新相临界晶核尺⼨越⼤;D、固态新相的形核能垒和临界晶核尺⼨只取决于沉积温度(过冷度)13、溅射获得的⽓相沉积原⼦是⾼能离⼦轰击靶材后,⼆者通过级联碰撞交换能量的结果,因此⼊射离⼦能量()时更容易发⽣溅射现象。

薄膜物理与技术A卷答案

薄膜物理与技术A卷答案

《薄膜物理与技术》A卷试题参考答案及评分细则一、名词解释:(本题满分20分,每小题5分)1、饱和蒸汽压在一定温度下(1分),真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中(2分)所表现出的压力称为该物质的饱和蒸气压。

(2分)2、溅射是指荷能粒子轰击固体物质表面(靶),(1分)并在碰撞过程中发生动能与动量的转移,(2分)从而将物质表面原子或分子激发出来的过程。

(2分)3、化学气相沉积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(2分),利用热、等离子体、紫外线、激光、微波等各种能源(2分),使气态物质经化学反应形成固态薄膜。

(1分)。

4、外延生长外延生长技术就是在一块半导体单晶片上(2分)沿着单晶片的结晶轴方向生长(2分)一层所需要的薄单晶层。

(1分)二、简答题:(本题满分80分)1、什么叫真空?写出真空区域的划分及对应的真空度(10分)答:真空是指低于一个大气压的气体空间。

(2分)对真空的划分:1)粗真空:105-102Pa;(2分)2)低真空:102-10-1Pa;(2分)3)高真空:10-1-10-6Pa;(2分)4)超高真空:<10-6Pa。

(2分)2、什么是真空蒸发镀膜法?其基本过程有哪些?(10分)答:真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室中,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(2分),形成蒸气流,入射到基片表面,凝结形成固态薄膜的方法。

(2分)其基本过程包括:(1)加热蒸发过程。

包括凝聚相转变为气相的相变过程。

(2分)(2)输运过程,气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运。

(2分)(3)蒸发原子或分子在基片表面的淀积过程,即使蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。

(2分)3、简述磁控溅射的工作原理。

(10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,Ar+在电场作用下加速飞向阴极靶,(2分)并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。

薄膜科学与技术A卷答案

薄膜科学与技术A卷答案

《薄膜物理》试卷A答案及评分标准一、填空题(每空1 分,共18分)1·低于一个大气压(1分)2·热传导(1分)3·化学、范德华力、化学键结合力(3分)4·扩散附着、通过中间层附着、宏观效应附着(3分)5·岛状生长模式、层状生长模式、层岛结合生长模式(3分)6·薄膜材料晶格常数与基体材料晶格常数不匹配、薄膜中有较大的内应力和表面张力(2分) 7·空位、填隙原子、杂质原子(3分)8·本征应力、非本征应力(或热应力)(2分)二、名词解释(每个5分,共20分)气体分子的平均自由程:气体分子处于不规则的热运动状态,它除与容器壁发生碰撞外,气体分子间还经常发生碰撞。

每个气体分子在连续两次碰撞之间的平均路程称为气体分子的平均自由程。

离子镀:在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物部分离化,产生离子轰击效应,最终将蒸发物或反应物沉积在基片上。

薄膜的尺寸效应:由于薄膜的厚度有限,与块体材料比较,其几何尺寸对薄膜的特性将产生影响,这种现象称为薄膜的尺寸效应,包含厚度尺寸效应和颗粒尺寸效应。

外延生长:是一种制备单晶薄膜的新技术,它是在适当的衬底与合适条件下,沿衬底材料晶轴方向生长一层结晶结构完整的新单晶层薄膜的方法。

三、简答题(每小题8分,共24分)1·答:(1)薄膜是在基片之上生成的,基片和薄膜之间就会存在着一定的相互作用,这种相互作用通常的表现形式是附着,附着是薄膜应用的前提。

(2分)(2)由于基底的约束和薄膜生长过程中的非平衡性,薄膜中通常有较大的内应力。

附着和内应力是薄膜极为重要的固有特征。

(2分)(3)由于薄膜的厚度有限,与块体材料比较,其几何尺寸对薄膜的特性将产生影响,具有明显的尺寸效应。

(1分)(4)具有明显的表面效应和界面效应。

由于薄膜材料的表/界面积同体积之比很大,所以表面效应和界面效应很显著,表面能、表面态、表面散射、表面干涉和界面结构、界面电子态等一系列表面/界面特性对它的物性影响很大。

薄膜物理与技术

薄膜物理与技术

第一章真空技术基础1、膜得定义及分类。

答:当固体或液体得一维线性尺度远远小于它得其她二维尺度时,我们将这样得固体或液体称为膜。

通常,膜可分为两类:(1)厚度大于1mm得膜,称为厚膜;(2)厚度小于1mm得膜,称为薄膜。

2、人类所接触得真空大体上可分为哪两种?答:(1)宇宙空间所存在得真空,称之为“自然真空”;(2)人们用真空泵抽调容器中得气体所获得得真空,称之为“人为真空”。

3、何为真空、绝对真空及相对真空?答:不论哪一种类型上得真空,只要在给定空间内,气体压强低于一个大气压得气体状态,均称之为真空。

完全没有气体得空间状态称为绝对真空。

目前,即使采用最先进得真空制备手段所能达到得最低压强下,每立方厘米体积中仍有几百个气体分子。

因此,平时我们所说得真空均指相对真空状态。

4、毫米汞柱与托?答:“毫米汞柱(mmHg)”就是人类使用最早、最广泛得压强单位,它就是通过直接度量长度来获得真空得大小。

1958 年,为了纪念托里拆利,用“托(Torr)”,代替了毫米汞柱。

1 托就就是指在标准状态下,1 毫米汞柱对单位面积上得压力,表示为1Torr=1mmHg。

5、真空区域就是如何划分得?答:为了研究真空与实际使用方便,常常根据各压强范围内不同得物理特点,把真空划分为以下几个区域:(1)粗真空:l´105 ~ l´102 Pa,(2)低真空:l´102 ~ 1´10-1Pa,(3)高真空:l´10-1 ~ 1´10-6Pa与(4)超高真空:< 1´10-6Pa。

6、真空各区域得气体分子运动规律。

答:(1)粗真空下,气态空间近似为大气状态,分子仍以热运动为主,分子之间碰撞十分频繁;(2)低真空就是气体分子得流动逐渐从黏滞流状态向分子状态过渡,气体分子间与分子与器壁间得碰撞次数差不多;(3)高真空时,气体分子得流动已为分子流,气体分子与容器壁之间得碰撞为主,而且碰撞次数大大减少,在高真空下蒸发得材料,其粒子将沿直线飞行;(4)在超高真空时,气体得分子数目更少,几乎不存在分子间得碰撞,分子与器壁得碰撞机会也更少了。

薄膜物理与技术题库

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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。

薄膜物理与技术生长试题

薄膜物理与技术生长试题

1.简述薄膜在形成稳定核之前的生长过程?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。

2.从热力学角度分析,薄膜的形核主要分哪两类?形成机制是什么?1.从热力学角度,形核主要分:自发形核和非自发形核;2.自发形核主要是由于相变自由能差导致的,而非自发形核不但受到相变自由能差的影响,还受到其它一些因素的影响,如界面,缺陷等。

3.简述扫描电子显微镜的成像原理?X射线衍射技术的基本原理?扫描电子显微镜:入射电子激发样品表面产生二次电子,由于样品表面起伏变化造成二次电子发射数目和发射角度的不同,从而形成明暗相间的衬度像。

X射线衍射技术:布拉格衍射公式。

4.简述四种薄膜的成份分析方法?1.X射线能量色散谱(EDX);2.电子探针(EPMA);3. 俄歇电子能谱(AES);4. X射线光电子谱(XPS);5. 卢瑟福背散射(RBS); 6. 二次离子质谱(SIMS)。

任意四种。

5.薄膜的组织结构可以分为哪四类?1.无定型结构;2. 多晶结构;3. 纤维结构;4. 单晶结构;6.列举出连续薄膜形成的三种重要影响机制?奥斯瓦尔德吞并机制、熔结机制、原子团迁移机制。

下列描述不属于薄膜组织结构的是()(1)无定形结构(2)多晶结构(3)单晶结构(4)复合结构下列仪器设备不能用于薄膜表面形貌分析的是:(1)扫描电子显微镜(2)原子力显微镜(3)透射电子显微镜(4)X射线衍射B卷:7.简述薄膜的生长过模式及主要的控制因素?生长模式:岛状生长模式、层状生长模式和岛状-层状生长模式;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);8.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?1.提高温度或降低沉积速率可以形成单晶或者粗大晶粒;2.降低温度或提高沉积速率可形成多晶、微晶甚至非晶。

薄膜物理与技术复习题

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。

薄膜物理与技术2020年最新题库

薄膜物理与技术2020年最新题库

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。

薄膜物理与技术大作业

薄膜物理与技术大作业

薄膜物理与技术⼤作业薄膜物理与技术⼤作业薄膜物理技术的基础知识及纳⽶薄膜的应⽤作者姓名学号班级专业学院指导⽼师⽬录摘要 (3)⼀. 真空薄膜技术 (3)⼆.薄膜技术在显⽰领域的应⽤ (10)三.纳⽶薄膜 (14)四.薄膜技术的意义 (22)五.参考⽂献 (24)摘要真空薄膜技术发展⾄今已有200年的历史。

在⼀代代探索者的艰⾟研究下各种材料的薄膜化已经成为⼀种普遍趋势,以⾄于将薄膜材料及薄膜技术看成21世纪科学与技术领域的重要发展⽅向之⼀。

正⽂:真空薄膜技术发展⾄今已有200年的历史。

在19世纪可以说⼀直是处于探索和预研阶段。

经过⼀代代探索者的艰⾟研究,时⾄今⽇⼤量具有各种不同功能的薄膜得到了⼴泛的应⽤,薄膜作为⼀种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位,各种材料的薄膜化已经成为⼀种普遍趋势。

其中包括纳⽶薄膜、量⼦线、量⼦点等低维材料,⾼K值和低K值介质薄膜材料,⼤规模集成电路⽤Cu布线材料,巨磁电阻、厐磁电阻等磁致电阻薄膜材料,⼤禁带宽度的“硬电⼦学”半导体薄膜材料,发蓝光的光电半导体材料,⾼透明性低电阻率的透明导电材料,以⾦刚⽯薄膜为代表的各类超硬薄膜材料等。

这些新型薄膜材料的出现,为探索材料在纳⽶尺度内的新现象、新规律,开发材料的新特性、新功能,提⾼超⼤规模集成电路的集成度,提⾼信息存储记录密度,扩⼤半导体材料的应⽤范围,提⾼电⼦元器件的可靠性,提⾼材料的耐磨抗蚀性等,提供了物质基础。

以⾄于将薄膜材料及薄膜技术看成21世纪科学与技术领域的重要发展⽅向之⼀。

薄膜技术与薄膜材料之所以受到⼈们的关注,主要基于下⾯⼏个理由:(1)薄膜材料是典型的⼆维材料,即在两个尺度上较⼤,⽽在第三个尺度上很⼩。

(2)作为⼆维材料,薄膜材料的最主要特点是所谓尺⼨特点,利⽤这个特点可以实现各种元器件的微型化、集成化。

(3)由于尺⼨⼩,薄膜材料中表⾯和界⾯所占的相对⽐例较⼤,表⾯所表现的有关性质极为突出,存在⼀系列与表⾯界⾯有关的物理效应。

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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,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。

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。

是衡量离子镀特性的一个重要指标。

化学气相沉积:是利用气态的先驱反应物,通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。

物理气相沉积:是利用某种物理过程,如物质的蒸发或在受到离子轰击时物质表面原子溅射的现象,实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。

溅射阈值:溅射阈值是指使靶材原子发生溅射的入射离子所必须具有的最小能量。

薄膜材料:采用特殊工艺,在体材表面上,一层或多层,厚度为一个或几十个原子层,性质不同于体材表面的特质层。

气体平均自由程:指气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。

等离子体的鞘层电位:电子与离子具有不同的速度的一个直接后果就是形成所谓的等离子体鞘层电位,即相对于等离子体,任何位于等离子体中或其附近的物体都将会自动地处于一个负电位,并且在其表面伴有正电荷的积累。

5.薄膜的外延生长:在完整的单晶存底上延续生长单晶薄膜的方法称为外延生长。

6.气体分子的通量:单位时间,气体分子在单位表面积上碰撞分子的频率。

7.磁控溅射:通过引入磁场,利用磁场对带电粒子的束缚作用来提高溅射效率和沉积速率的溅射方法称为磁控溅射。

8.真空规:真空测量用的元件称为真空规。

三、回答下列问题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?在给定的空间,气体的压强低于一个大气压的状态,称为真空真空度、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。

它们均要求沉积薄膜的空间有一定的真空度。

2、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3、物理气相沉积法的共同特点?(1) 需要使用固态的或者熔融态的物质作为沉积过程的源物质(2) 源物质经过物理过程而进入气相(3) 需要相对较低的气体压力环境(4) 在气相中及在衬底表面并不发生化学反应4、简述化学气相沉积的特点?(1) 既可以制备金属薄膜、非金属薄膜,又可按要求制备多成分的合金薄膜(2) 成膜速度可以很快,每分钟可达几个微米甚至数百微米(3) CVD反应在常压或低真空进行,镀膜的绕射性好,对于形状复杂的表面或工件的深孔、细孔都能均匀镀覆,在这方面比PVD优越得多(4) 能得到纯度高、致密性好、残余应力小、结晶良好的薄膜镀层。

由于反应气体、反应产物和基体的相互扩散,可以得到附着力好的膜层,这对表面钝化、抗蚀及耐磨等表面增强膜是很重要的(5) 由于薄膜生长的温度比膜材料的熔点低得多,由此可以得到纯度高、结晶完全的膜层,这是有些半导体膜层所必须的(6) CVD方法可获得平滑的沉积表面(7) 辐射损伤低。

这是制造MOS半导体器件等不可缺少的条件化学气相沉积的主要缺点是:反应温度太高,一般要1000℃左右,许多基体材料都耐受不住CVD的高温,因此限制了它的应用围5、辉光放电过程中为什么P·d太小或太大,都不容易起辉放电?如果气体压强太低或极间距离太小,二次电子在到达阳极前不能使足够的气体分子被碰撞电离,形成一定数量的离子和二次电子,会使辉光放电熄灭气体压强太高或极间距离太大,二次电子因多次碰撞而得不到加速,也不能产生辉光6、真空蒸发系统应包括那些组成部分?(1) 真空室,为蒸发过程提供必要的真空环境(2) 蒸发源或蒸发加热器,放置蒸发材料并对其加热(3) 基板,用于接受蒸发物质并在其表面形成固态薄膜(4) 基板加热器及测温器等7、什么是等离子体?以及等离子体的分类(按电离程度)?带正电的粒子与带负电的粒子具有几乎相同的密度,整体呈电中性状态的粒子集合体按电离程度等离子体可分为部分电离及弱电离等离子体和完全电离等离子体两大类部分电离及弱电离等离子体部分为中性粒子,只有部分或极少量中性粒子被电离完全电离等离子体中所有中性粒子都被电离,而呈离子态、电子态8、简述化学吸附的特点?1. 吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力,一般较强。

2. 吸附热较高,接近于化学反应热,一般在40kJ/mol 以上3. 吸附有选择性,固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子,如酸位吸附碱性分子,反之亦然4. 吸附很稳定,一旦吸附,就不易解吸5.吸附是单分子层的6. 吸附需要活化能,温度升高,吸附和解吸速率加快9、简述分子束外延镀膜的特点:(1) MBE虽然也是一个以气体分子运动论为基础的蒸发过程,但它不是以蒸发温度为控制参数,而是以系统中的四极质谱仪、原子吸收光谱等近代分析仪器,精密地监控分子束的种类和强度,从而严格控制生长过程和生长速率(2) MBE是一个超高真空的物理沉积过程,既不需要考虑中间化学反应,又不受质量传输的影响,并且利用快门可对生长和中断瞬时调整。

膜的组分和掺杂浓度可随源的变化作迅速调整(3) MBE的衬底温度低,因此降低了界面上热膨胀引入的晶格失配效应和衬底杂质对外延层的自掺杂和扩散的影响(4) MBE是动力学过程,即将入射的中性粒子(原子或分子)一个一个地堆积在衬底上进行生长,而不是一个热力学过程,所以它可生长按照普通热平衡生长方法难以生长的薄膜(5) MBE的另一显著特点是生长速率低,大约1μm/h,相当于每秒生长一个单原子层,因此有利于实现精确控制厚度、结构与成分和形成陡峭异质结等。

MBE特别适于生长超晶格材料(6) MBE是在一个超高真空环境中进行的,而且衬底和分子束源相隔较远,因此可用多种表面分析仪器实时观察生长面上的成分结构及生长过程,有利于科学研究10、简述CVD输运反应的原理把需要沉积的物质当作源物质(不挥发性物质),借助于适当的气态介质与之反应而形成一种气态化合物,这种气态化合物经化学迁移或物理载带(利用载气)输运到与源区温度不同的沉积区,并在基板上发生逆向反应,使源物质重新在基板上沉积出来,这样的过程称为化学输运反应。

1、描述气体分子从表面的反射-余弦定律及其意义?碰撞于固体表面的分子,它们飞离表面的方向与原入射方向无关,并按与表面法线方向所成角度θ的余弦进行分布。

则一个分子在离开其表面时,处于立体角d ω(与表面法线成θ角)中的几率是:式中1/π是归一化条件,即位于2π立体角中的几率为1而出现的余弦定律的重要意义在于:(1) 它揭示了固体表面对气体分子作用的另一个方面,即将分子原有的方向性彻底“消除”,均按余弦定律散射(2) 分子在固体表面要停留一定的时间,这是气体分子能够与固体进行能量交换和动量交换的先决条件,这一点有重要的实际意义2. 气体分子的平均自由程概念及其与压强关系的表达式?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,平均自由程与分子密度n和分子直径σ的平方成反比关系平均自由程与压强成反比,与温度成正比。

3.通常对蒸发源材料的要求?(1) 熔点要高(2) 饱和蒸气压低(3) 化学性质稳定,在高温下不与蒸发材料发生化学反应(4) 具有良好的耐热性,热源变化时,功率密度变化很小(5) 原料丰富,经济耐用4. 如何解决蒸发过程中的分馏问题?(1) 使用较多的物质作为蒸发源,尽量减少组元成分的相对变化率(2) 采用向蒸发容器中不断地,但每次仅加入少量被蒸发物质的方法(3) 利用加热不同温度的双蒸发源或多蒸发源的方法,分别控制和调节每个组元的蒸发速率,此方法用得较为普遍采用真空蒸发法制作预定组成的薄膜,经常采用瞬时蒸发法、双蒸发源法及合金升华法5. 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6.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。

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