磁控溅射制备铝薄膜毕业论文

磁控溅射制备铝薄膜毕业论文

目录

第1章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.1.2 薄膜研究的发展概况 (1)

1.1.3 薄膜的制备方法 (4)

1.1.4 薄膜的特征 (5)

1.1.5 薄膜的应用 (7)

第2章射频反应磁控溅射制备方法机理分析 (8)

2.1 射频反应磁控溅射法原理 (8)

2.1.1 直流辉光放电 (8)

2.1.2 射频辉光放电 (9)

2.1.3 射频原理 (9)

2.1.4 磁控原理 (11)

2.1.5 反应原理 (12)

2.2. 溅射机理 (13)

2.2.1 基本原理 (13)

2.2.2 基本装置 (13)

2.3 溅射的特点和应用 (15)

2.3.1 溅射的特点 (15)

2.3.2 溅射的应用 (16)

第3章实验 (17)

3.1 课题的研究线路 (17)

3.2 实验材料以及设备 (17)

3.3 实验仪器的原理 (18)

3.3.1 磁控溅射镀膜仪的原理 (18)

3.3.2 椭圆偏振测厚仪的原理 (19)

3.3.3 原子力显微镜的原理 (23)

3.3.4 表面预处理 (27)

3.3.5 薄膜制备 (28)

第4章实验结果及数据分析 (30)

4.1 薄膜测试与分析 (30)

4.1.1 衬底温度对于铝薄膜属性的影响 (30)

4.1.2 衬底温度对于铝薄膜生长的影响 (31)

4.1.3 不同的气压对于铝薄膜生长的影响 (34)

结论 (40)

致 (41)

参考文献 (42)

附录X 译文 (43)

利用CO/SiC衬底上制备单层石墨薄膜 (43)

附录Y 外文原文 (48)

第一章绪论

1.1 薄膜概述

1．1．1 引言

人工薄膜的出现是20世纪材料科学发展的重要标志。自70年代以来，薄膜材料、薄膜科学、与薄膜技术一直是高新技术研究中最活跃的研究领域之一，并已取得了突飞猛进的发展。薄膜材料与薄膜技术属于交叉学科，其发展几乎涉及所有的前沿学科，其应用与推广渗透到了各相关技术领域。正是由于薄膜材料和薄膜技术的发展才极促进了微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息技术、传感器技术、航空航天技术和激光技术的发展，也为能源、机械、交通等工业部门和现代军事国防部门提供了一大批高新技术材料和器件。

薄膜是不同于其它物质(气态、液态、固态和等离子态)的一种新的凝聚态，有人称之为物质的第五态。顾名思义，薄膜就是薄层材料。它可以理解为气体薄膜，如吸附在固体表面的气体薄层；也可理解为液态薄膜，如附着在液体和固体表面的油膜。我们这里所指的薄膜是固体薄膜，即使是固体薄膜，也可分为薄膜单体和附着在某种基体上的另一种材料的固体薄膜，这里所指的薄膜属于后者[1]。

薄膜的基底材料有绝缘体，如玻璃、瓷等；也有半导体，如硅、锗等；也各种金属材料。薄膜材料也可以是各种各样的，如从导电性来分，可以是金属、半导体、绝缘体或超导体。从结构上来分，它可以是单晶、多晶、非晶(无定形)、微晶或超晶格的。从化学组成上来看，它可以是单质，也可以是化合物，它可阻是无机材料，也可以是有机材料。

1．1．2 薄膜研究的发展概况

薄膜科学是由多个学科交叉、综合、以系统为特色，逐步发展起来的新兴学科，以“表面”及“界面”为研究核心，在有关学科的基础上，应用表面技术及其复合表面技术为特点，逐步形成了与其他学科密切相关的薄膜科

学。

60年代初以来，伴随着超高真空技术及各种复杂的表面分析技术的发展，薄膜科学的研究容得到了极大的丰富，并逐步发展成为多学科相互交叉、理论与实验相结合的一门新学科。

表面原子无论在原子运动、原子结构、表面缺陷以及其他物理化学过程都与体原子有不同的变化规律和特点。尽管作为凝聚态物理的一个重要分支和多种科密切联系的交叉学科，薄膜科学在很大程度受固体物理的影响，并与材料科学、化学、微电子学等多种学科互相渗透，密切联系。固体物理中的声子色散、电子能带和输运机制都与界面现象有关，为获取材料表面信息而出现的多种粒子探测技术正是依赖各种粒子(如低能电子、离子、原子、分子等)与材料表面相互作用，而这些粒子束探测技术反过来又极推动了现代薄膜科学的迅速发展。在表面吸附以及薄膜生长机制研究中，分子物理和分子化学知识则是必不可少和非常重要的。

伴随着薄膜科学在基础研究方面的不断深入，各种表面分析技术也日渐成熟，使人们逐渐可以在微观的尺度上对材料的结构、形貌、成分和化学状态等进行直接的观察、分析。一批新的表面微区结构与成分分析方法以及一些新的表面加工技术应运而生。首先使用与纳米加工和微区成分分析的各种扫描探针技，用于描述薄膜生长和原子迁移动力学过程的实时监测技术以及从一般尺度到原子尺度进行表面研究的综合系统。许多表面分析技术已经在工业界得到广泛应用，这包括：x射线衍射仪(XRD)、Auger电子能谱(AES)、x光电子谱(XPS)、低能电子衍射(LEED)、热能原子散射(TEAS)、扫描隧道显微镜(STM)、和椭偏仪(ellipsometry)等分析技术的出现，不仅为表面科学和薄膜科学提供了利的研究手段，而且极大的推动了表面科学和薄膜科学的飞速发展。另一些表面分析技术，如二次离子质谱(SIMS)以及配有电子能量损失谱(EELS)的原子分析透射电镜(TEM)和反射高能电子衍射谱(RHEED)也在被工业界接受。

在薄膜材料制备方面，由表面技术发展起来的各种现代手段，如以蒸发沉积为基础发展出了真空蒸发沉积、分子束外延薄膜生长、加速分子束外延生长；以载能束与固体相互作用为基础，先后出现了离子柬溅射沉积、电子