薄膜技术复习题
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。
杨氏双缝干涉和薄膜干涉习题
设透明薄膜的厚度为x：
d = r2 - (r1 - x + nx ) = k ¢ l = 0
Q r2 - r1 = kl = 3l
\ 3l + x - nx = 0
3l - 6 \ x = = 3.27 10 (m ) n- 1
4. 在某些光学玻璃上，为了增加反射光的强度， 往往在玻璃上镀一层薄膜，这种薄膜称为增反膜。 今折射率n3=1.52的玻璃上镀层ZnS薄膜（折射率 n2=2.35），当波长为6.328×10-7m的单色光垂 直入射时反射强度最大，ZnS薄膜的最小厚度e 应为多少？ l (2k - 1)l d = 2n 2e + = k l \ e= 2 4n 2 k=1时，厚度e最小，即
2. 在双缝实验中，用一很薄的云母片（n=1.58）覆 盖上边的一条狭缝，这时屏幕上的第6级明条纹 恰好移到屏幕中央原零级明条纹的位置。请问是 哪边的第6级明条纹移至中央？如果入射光的波 长为550nm，则云母片的厚度应为多少？ 设云母片的厚度为d： d = r2 - (r1 - d + nd )
h 2 sin a b
h b b
得：h＝0.219 m
2a
例8：用He-Ne激光器发出的λ=0.633μm的单色光，在牛顿环实 验时，测得第k个暗环半径为5.63mm，第k+5个暗环半径为 7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R。 解：由暗纹公式，可知
rk kR
油膜
n3=1.50
1. 在杨氏双缝实验中，设两缝间的距离d=0.2mm， 屏与缝之间的距离D=100cm，试求： （1）以波长为5890×10-10m的单色光照射时，求 第10级明条纹中心距中央明纹中心的距离；并求 第10级干涉明纹的宽度； （2）以白光照射时，屏上出现彩色干涉条纹，求 第二级光谱的宽度； （3）以波长为6.4×10-5cm的单色光照射时，若P 点离中央明条纹的中心距离 x 为0.4mm，问两 光束在P点的相位差是多少？并求P点的光强和 中央明条纹中心O点的强度之比？
《薄膜材料与技术》复习资料总结
《薄膜材料与技术》复习资料总结【讲义总结】1.真空区域的划分：①粗真空(1x105~1x102Pa)。
在粗真空下，气态空间近似为大气状态，分子以热运动为主，分子间碰撞十分频繁；②低真空(1x102~1x10-1)。
低真空时气体分子的流动逐渐从黏滞流状态向分子流状态过度，此时气体分子间碰撞次数与分子跟器壁间碰撞次数差不多；③高真空(1x10-1~1x10-6)。
当达到高真空时，气体分子的流动已经成为分子流状态，以气体分子与容器壁间的碰撞为主，且碰撞次数大大减小，蒸发材料的粒子沿直线飞行；④超高真空(＜1x10-6)。
达到超高真空时，气体分子数目更少，几乎不存在分子间碰撞，分子与器壁的碰撞机会更少。
2.获得真空的主要设备：旋片式机械真空泵，油扩散泵，复合分子泵，分子筛吸附泵，钛生化泵，溅射离子泵和低温泵等，其中前三种属于气体传输泵，后四种属于气体捕获泵，全为无油类真空泵。
3.输运式真空泵分为机械式气体输运泵和气流式气体输运泵。
4.极限压强：指使用标准容器做负载时，真空泵按规定的条件正常工作一段时间后，真空度不再变化而趋于稳定时的最低压强。
5.凡是利用机械运动来获得真空的泵称为机械泵，属于有油类真空泵。
6.旋片式真空泵泵体主要由锭子、转子、旋片、进气管和排气管等组成。
7.真空测量：指用特定的仪器和装置，对某一特定空间内的真空度进行测定。
这种仪器或装置称为真空计。
按测量原理分为绝对真空计和相对真空计。
8.物理气相沉积：是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过程。
特点：①需要使用固态或熔融态的物质作为沉积过程的源物质；②源物质通过物理过程转变为气相，且在气相中与衬底表面不发生化学反应；③需要相对较低的气体压力环境，这样其他气体分子对于气相分子的散射作用较小，气相分子的运动路径近似直线；④气相分子在衬底上的沉积几率接近100%。
在物理气相沉积技术中最基本的两种方法是蒸发法和溅射法。
9.蒸发沉积薄膜纯度取决于：①蒸发源物质的纯度；②加热装置、坩埚等可能造成的污染；③真空系统中的残留气体。
薄膜复习题
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。
集成电路封装和测试复习题答案
一、填空题1、将芯片及其他要素在框架或基板上布置，粘贴固定以及连接，引出接线端子并且通过可塑性绝缘介质灌封固定的过程为狭义封装;在次根基之上，将封装体与装配成完整的系统或者设备，这个过程称之为广义封装。
2、芯片封装所实现的功能有传递电能;传递电路信号;提供散热途径；构造保护与支持。
3、芯片封装工艺的流程为硅片减薄与切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、切筋成形、上焊锡、打码。
4、芯片贴装的主要方法有共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴发、玻璃胶粘贴法。
5、金属凸点制作工艺中，多金属分层为黏着层、扩散阻挡层、表层金保护层。
6、成型技术有多种，包括了转移成型技术、喷射成型技术、预成型技术、其中最主要的是转移成型技术。
7、在焊接材料中，形成焊点完成电路电气连接的物质叫做煤斜；；用于去除焊盘外表氧化物，提高可焊性的物质叫做助焊剂；在SMT中常用的可印刷焊接材料叫做锡直。
8、气密性封装主要包括了金属气密性封装、陶瓷气密性封装、玻璃气密性封装。
9、薄膜工艺主要有遮射工艺、蒸发工艺、电镀工艺、光刻工艺。
10、集成电路封装的层次分为四级分别为模块元件（MOdUIe）、⅛路卡工艺（Card）、主电路板（Board）、完整电子产品。
11、在芯片的减薄过程中，主要方法有磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等。
12、芯片的互连技术可以分为打线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术。
13、DBG切割方法进展芯片处理时，首先进展在硅片正面切割一定深度切口再进展反面磨削。
14、膜技术包括了薄膜技术和厚膜技术，制作较厚薄膜时常采用丝网印刷和浆料枯燥烧结的方法O15、芯片的外表组装过程中，焊料的涂覆方法有点涂、丝网印刷、钢模板印刷三种。
16、涂封技术一般包括了顺形涂封和封胶涂封。
二、名词解释1、芯片的引线键合技术（3种）是将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上而形成电路互连，包括超声波键合、热压键合、热超声波键合。
薄膜干涉习题
解一一：使反射绿光干涉相消
由反射光干涉相消条件
n0 = 1
MgF2
n2= 1.38
δ = 2 n2 e =(2k+1) λ/2
玻璃
n1 =1.50
e = (2 k+1)λ
1
取k = 0
e
=
λ4n2= 4n2
5500 4 ×1.38
2 n0 = 1
n2
n1
= 996(Å)
14-9-4
例 用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一
[例2]波⻓长
λ
=
5500
!
A
的单色色光照射在相距
d = 2×10−4 m
的双缝上，屏到双缝的距离D=2m。求：
（1）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心心的间距；
（2）用用一一厚度 e = 6.6×1，0−6 m 折射率n=1.58的云⺟母片片
覆盖上面面的一一条缝后，零级明纹将移到原来的第几几级明纹
P
δ = 7λ
d
=
7λ n −1
=
7 × 550 ×10−6 1.58 −1
=
6.6 ×10−3 mm
1
14-9-4 2
处？
p
解：（1）双缝干涉条纹等宽，则
r1
ΔX = 2×10Δx = 20 × D λ = 0.11m s1 d
r2
（2）未盖时： δ = r2 − r1 = kλ 1 s2
o
δ ′ = (r2 − r1) − (n −1)e
δ′=0
∴ r2 − r1 = (n −1)e
2
联立立求解，得 k = 7
例2: 在玻璃表面镀上一层MgF2薄膜，使波长为λ =5500 Å的绿光全部通过。求：膜的厚度。
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。
MEMS复习参考
考试范围：1，MEMS的定义应用。
2，光刻的过程，及相关工艺。
3，湿法刻蚀中的各向异性刻蚀工艺，及自终止技术。
4，CVD PVD工艺及其相关薄膜技术。
5，MEMS三大工艺：体加工，表面微加工，键合工艺。
相关过程和应用。
6，封装形式。
1.MEMS的概念，MEMS产品应用。
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是指微型化的器件或器件组合，把电子功能与机械的、光学的或其他的功能形结合的综合集成系统，采用微型结构（集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源），使之能在极小的空间内达到智能化的功效。
MEMS 是Micro Electro Mechanincal System 的缩写，即微机电系统，专指外形轮廓尺寸在毫米级以下，构成它的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级，可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理的微型机电装置。
微机电系统（MEMS）主要特点在于：（1）体积小、精度高、质量轻;(2)性能稳定、可靠性高；（3）能耗低，灵敏度和工作效率高；（4）多功能及智能化;（5）可以实现低成本大批量生产。
民用：MEMS对航空、航天、兵器、水下、汽车、信息、环境、生物工程、医疗等领域的发展正在产生重大影响，将使许多工业产品发生质的变化和飞跃。
军用：精确化、轻量化、低能耗是武器装备的主要发展趋势，这些特点均需以微型化为基础。
微型化的单元部件广泛应用于飞行器的导航和制导系统、通信设备、大气数据计算机、发动机监测与控制、“智能蒙皮”结构和灵巧武器中。
由硅微机械振动陀螺和硅加速度计构成的MEMS惯性测量装置已用于近程导弹，并显著提高导弹的精确打击能力。
微型化技术在武器装备上的另一个重要发展是微小型武器，如微型飞行器、微小型水下无人潜水器、微小型机器人和微小型侦察传感器等。
具体应用：打印机喷嘴——用于打印机；微加速度计和角速度计——应用于汽车安全气囊；微加工压力传感器——用于进气管绝对压力传感器；由硅微振动陀螺和硅加速度计构成的MEMS惯性测量装置——用于军品中的近程导弹。
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。
光学薄膜完整版
光学薄膜技术复习提纲闭卷考试 120分钟考试时间：17周周三下午3:00---5:00（12月30号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分,计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题一、判断题1. 光束斜入射到膜堆时，S －偏振光的反射率总是比p －偏振光的反射率高（正确）2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）3. 对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收时的公式（正确）4. 膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）5. 简单周期性多层膜，在其透射带内R<<1（错误）6. 在斜入射情况下，带通滤光片S －偏振光的带宽比p －偏振光的带宽为大（正确）7. 在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确）8. 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误）9. 斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（Al ：0.64-i 5.50，Ag ：0.050-i 2.87）（错误，因为银的折射率远小于铝）10. 高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处的反射率）第一章 薄膜光学特性计算基础1、 干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。
2、 产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相差恒定。
3、 薄膜干涉原理 ：层状物质的平行界面对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束干涉叠加。
4、 光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。
5、 麦克斯韦方程组：(1) -(2) (3)0(4)D H j tB E tD ρB ∂∇⨯=+∂∂∇⨯=∂∇∙=∇∙= 6、 物质方程：D E B H j E εμσ=⎧⎪=⎨⎪=⎩7、 光学导纳：00r H N Y K E εμμ==⨯ 8、 菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅透射系数。
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。
薄膜物理复习资料
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。
薄膜(thin film)：由物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄层。
●厚膜(thick film)：由涂覆在基板表面的悬浮液、膏状物经干燥、煅烧而形成。
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。
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。
2015真空镀膜操作工技能考试复习题
真空镀膜操作工技能考试复习题一. 填空题（每空1分）1.真空镀膜是指在真空条件下将金属、金属化合物、或其它镀膜材料沉积到基材表面，形成一层薄膜的方法。
2.塑料制品表面真空镀膜可分为功能性镀膜和装饰性镀膜。
3.真空镀膜方法主要有蒸发镀膜法、磁控溅射法、离子镀膜法。
此三种镀膜方法都是利用气相沉积的原理。
4.铝是一种质量轻、延展性相当好的金属，在一个大气压下，必须加热到2400℃才能蒸发，但如果在10-3Pa下，只要加热到827℃就可蒸发。
5.涂料是属于精细化工类的一种物质，液体材料覆盖在底材上，产生流平、遮盖的一种液体物质。
6.涂料由树脂、颜填料、溶剂、助剂组成。
7.塑料的表面处理有打磨处理、溶剂处理、火焰处理、电晕处理、化学处理。
8.真空镀膜对塑料基材的要求有：基材和镀膜材料之间的结合力要大、基材放气量要小、基材的耐热性要好。
9.喷枪枪头由空气帽、涂料喷嘴组成。
调节机构是指调节涂料喷出量、压缩空气流量和喷雾图形的装置。
10.涂料固化是指被涂物表面涂层由液体或粉末状态转变成无定型的固态薄膜的过程。
11.物体把本身的内能转化为对外发射辐射能及其传播的过程称为热辐射。
12.远红外线辐射器陶瓷管采用碳化硅、铁锰酸稀土金属氧化物烧结而成。
13.获得高质量涂层的三要素：涂料质量、涂装施工、涂装管理，三者相辅相成，缺一不可。
14.涂料常规的检测项目有：黏度、固体含量、密度、细度、遮盖力、干燥时间。
15.常规的涂层性能测试项目有：涂层厚度、涂层硬度、漆膜附着力、漆膜耐溶剂性、漆膜老化、漆膜耐磨性、漆膜光泽度。
16.工业涂装有害物质的处理途径：一.改变产品的结构和施工方法，从根本上减少或根除有害物质。
二.对涂装过程中产生的有害物质进行有效的、科学的、经济的处理。
17.废水排放标准污染物允许排放浓度：PH：6~9；色度：80；SS：150；BOD：30；COD：100。
18.涂装作业中与安全技术有关的物理特性有：爆炸极限、着火点、闪点、蒸汽密度。
2010薄膜光学习题与解答
截止波长
截止滤光片在某一波长范围的光束高透射，而偏离这一范围的光骤然变化为高反射（或称抑制），这个临界波长称为截止波长
等效折射率
对于以中间一层为中心，两边对称安置的多层膜，具有单层膜特征矩阵的所有特点，因此在数学上存在一个等效层，对称膜系在数学上存在一个等效折射率。
偏振光
光矢量的方向和大小不变或有规则变化的光成为偏振光。
规整膜系
具有简单的周期结构，或者具有周期性的对称结构的薄膜。
相位厚度
光学厚度
Δ
质量厚度
，在晶控中控制的就是质量厚度
薄膜缺陷
薄膜中的气孔、虫道、位错等缺陷。
（由薄膜镀制工艺所决定的薄膜结构中的缺陷）
光学薄膜系统
由入射介质、薄膜（单层或多层）、出射介质（基底）构成一个完整的光学薄膜系统。
光程差
光通过不同路程传播后，其光程的差值
）其余两个元素为纯虚数；
）行列式的值为。
18.自然光与偏振光的差别？
答：
自然光的电矢量在垂直光波前进方向的平面内随时间作快速、无规律的变化；
有规律的变化则为偏振光，其中的特例是固定方向不变化，则是线偏振光。
19.矢量法设计膜系的前提是什么？为什么？
20.矢量法的近似条件是什么？
答：
（）只考虑界面上的单次反射，不考虑多光束干涉效应；（）膜层没有吸收。
24.写出五种常用薄膜的代号
答：
增透膜（）、内反射膜（）、外反射膜（）、分光膜（）、滤光膜、防水膜、保护膜、电热膜、偏振膜（）、红外截止滤光片（－）
25.写出五种镀膜方法的代号
答：
溶液沉淀法（）、阴极溅射法（）、腐蚀法（）、加热融化法（）、电解或氧化法（）、气体成膜法（）、真空蒸发法（）、喷刷及其他（）。
薄膜材料与技术复习题
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；
30、气压P= 8.0×10-7torr时，相当于P= （ ）Pa、（ ）atm或（ ）bar，此时的真空状态属于（ ）区域，气体分子运动具有（ ）特征。
A、1.07×10-4；B、6.00×10-9；C、1.05×10-9；D、6.08×10-4；
E、1.07×10-9；F、6.00×10-4；G、粗真空；H、低真空；
A、以下关于PECVD的说法中，正确的是：（ ）
A、PECVD沉积薄膜的质量优于传统CVD；
B、PECVD的设备成本较高；
C、PECVD属于低温沉积，所获薄膜内应力小、不易破损；
D、PECVD在工业领域应用的广泛程度已超过各种普通CVD方法。
A、阿斯顿暗区； B、阴极暗区； C、法拉第暗区； D、阳极暗区；
E、阴极辉光区； F、负辉光区； G、正辉光区； H、阳极辉光区
17、下列蒸发物质中：（ ）属于易升华材料；（ ）能够在1000℃以下温度实现蒸发；蒸发温度最高的是（ ）。
A、Ti； B、Al； C、Zn； D、W； E、石墨； F、Mo； G、Co； H、Cu
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：（ ）
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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。
高频溅射镀膜法：利用高频电磁辐射来维持低气压的辉光放电。
阴极安置在紧贴介质靶材的后面，把高频电压加在靶子上，这样，在一个周期内正离子和电子可以交替地轰击靶子，从而实现溅射介质材料的目的。
这种方法可以采用任何材料的靶，在任何基板上沉积任何薄膜。
若采用磁控源，还可以实现高速溅射沉积。
磁控溅射镀膜法：磁控溅射的特点是电场和磁场的方向互相垂直，它有效的克服了阴极溅射速率低和电子使基片温度升高的致命弱点，具有高速、低温、低损伤等优点，易于连续制作大面积膜层，便于实现自动化和大批量生产，高速指沉积速率快；低温和低损伤是指基片的温升低，对膜层的损伤小。
此外还具有一般溅射的优点，如沉积的膜层均匀致密，针孔少，纯度高，附着力强，应用的靶材广，可进行反应溅射，可制取成分稳定的合金膜等。
工作压力范围广，操作电压低也是其显著特点。
反应溅射镀膜法：在阴极溅射的惰性气体中，人为的掺入反应气体，可以制取反应物膜。
非对称交流溅射和偏压溅射镀膜法：特点是可以减少溅射镀膜过程中阴极溅射膜中的混入气体。
3．图3为一个PECVD的反应室结构图，试叙述其工作原理和特点图3 PECVD的反应室结构图原理：图中是一种平行板结构装置。
衬底放在具有温控装置的下面平板上，压强通常保持在133Pa左右，射频电压加在上下平行板之间，于是在上下平板间就会出现电容耦合式的气体放电，并产生等离子体。
利用等离子体的活性来促进反应，使化学反应能在较低温度下进行，这种方法称为等离子体强化气相沉积（PECVD），是一种高频辉光放电物理过程和化学反应相结合的技术。
在高温真空压力下，加在电极板上的射频RF电场，使反应室气体产生辉光放电，在辉光放电区域产生大量的电子。
这些电子在电场的作用下获得充足的能量，其本身温度很高，它与气体分子相碰撞，负气体分子活化，它们吸附在衬底上，并发生化学反应天生介质膜，副产物从衬底上解析，随主流由真空抽走。
特点：1、PECVD需要增加一个能产生等离子体的高频源。
2、采用PECVD可以显著降低沉积时的基体温度，并具有沉积速率快、成膜质量好、针孔少、不易龟裂等优点。
3、但等离子体的轰击会使沉积表面产生缺陷，同时等离子体中产生的多种反应物质使反应复杂化，因此会使薄膜的质量下降；4、另外设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高；5、涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害；6、对小孔孔径内表面难以涂层等。
4．试叙述LPCVD的原理、特点和典型应用LPCVD原理是用加热的方式在低压条件下使气态化合物在基片表面反应并淀积形成稳定固体薄膜。
由于工作压力低，气体分子的品滚自由程和扩散系数大，故可采用密集装片方式来提高生产效率，并在衬底表面获得均匀性良好的薄膜淀积层。
LPCVD用于淀积Poly-Si、Si3N4、SiO2、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃、非晶硅及难溶金属硅化物等多种薄膜。
广泛应用于半导体集成电路、电力电子、光电子及MEMS等行业的生产工艺中。
5．简述分子束外延（MBE）的结构、原理和应用。
结构：MBE主要由分子束源、基片支架、四极质谱仪、反射高能电子衍射装置、俄歇电子谱仪、二次离子分析仪构成。
原理：分子束外延（MBE）是新发展起来的外延制膜法，它是将真空蒸发镀膜加以改进和提高而形成的新的成膜技术。
在超高真空环境中，通过薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到温度适宜的衬底表面上，在合适条件下就能淀积除所需的外延层。
其系统包括一个沉积腔室，室内维持在10-10托的低压，在腔室中有一个或多个小格室（称为反射格：effusion cells），内含圆晶上所欲沉积的高纯度材料（靶材），发射格前有快门（shutter）以使圆晶能暴露于原料蒸汽；将电子束导引至靶材中央，靶材被加热而融化成液态，因为低压故部分表面的液态靶材会蒸发成气态，由发射格的开孔处离开，沉积到晶圆上。
MBE是一种将原子一个一个的在衬底上进行沉积的方法，因此它通常与CVD外延和真空蒸发镀膜相比，有以下几个典型特点：（1）MBE虽然也是一个以气体分子论为基础的蒸发过程，但它并不以蒸发温度为监控参数，而是用系统中的四极质朴仪和原子吸收光谱等现代分析仪器，精密的监控分子束的种类和强度，从而严格的控制生长过程和生长速率。
（2）MBE是一个超高真空的淀积过程，既不需要考虑中间的化学反应，又不受质量传输的影响，并且利用开闭挡板来实现对生长和中断的瞬间控制。
因此，膜的组分和掺杂浓度可随着源的变化而迅速调整。
（3）MBE的显著特点之一是生长速率低，MBE使微细加工在结构上的分辩能力高于CVD和LPE。
（4）在获得单晶薄膜的技术中，MBE的衬底温度低，因此有利于减少自掺杂。
（5）由于衬底和分子束源分开，所以可以随时观察生长面的外貌，有利于科学研究。
（6）MBE能有效的利用平面技术，用它制成的肖特基势垒特性达到或超过CVD和LPE制作的特性。
应用：MBE的突出优点在于能生长极薄的单晶膜层，并且能精确的控制膜厚和组分与掺杂。
适于制作微波、光电和多层结构器件，从而为制作集成光学和超大规模集成电路提供了有力手段。
6．如图4为绝缘体薄膜在导电方面较有意义的金属-绝缘体-金属结构，试分析该种结构下的绝缘体薄膜的导电机理。
图4 金属-绝缘体-金属结构答：如图所示，两块金属被绝缘体隔开，形成一个电容器，两金属端为电极，绝缘体为电介质薄膜。
当电极两端分别加上正负电荷时，在两电极间形成电场，在电场作用下，电介质薄膜内的正负电荷中心相对移动从而出现电距现象，完成电场的传播。
在直流电路中，该结构相当于断路。
在交流电路中，因为电流的方向是随时间成成一定的函数关系变化的。
而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成的电场也是随时间变化的函数，从而使得电流痛过场的形式在电容器间通过，完成在交流电下的导电。
7． 试叙述压电薄膜的工作原理和常用的制备方法。
原理：压电材料是基于压电效应的原理工作的，在晶体中，当在某一特定方向对晶体施加应力时，在于应力垂直方向两端表面出现数量相等、符号相反的束缚电荷，这一现象成为“正压电效应”,作用力相反时，表面电荷符号相反，点和密度与外加作用力大小成正比；同时，当一块具有压电效应的晶体处于外电场中，由于晶体的电极化造成的正负电荷中心位移，导致晶体形变，型变量与电场大小成正比，这是逆压电效应。
具有压电效应的薄膜称为压电薄膜。
制备：压电薄膜的制备主要有气相沉积法，其中包括物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法（cvd ），有时也用溶胶-凝胶法（sol-gel ）、等离子喷涂法、热氧化法和阳极氧化法制备。
8． 试阐述一种常用电介质薄膜的制备方法及其应用氧化物电介质薄膜2o s i 的制备方法：氧化物电介质薄膜在集成电路和其他薄膜器件中有着广泛的应用，2o s i 薄膜材料可以用电子束蒸发镀膜法、溅射度魔法、反应溅射镀膜法等方法制备外，还经常用单晶表面氧化的方法来生长这种薄膜，这是一种反应扩散过程，在硅单晶表面形成连续氧化层后，氧化剂通过氧化层扩散到氧化层/硅界面，和硅反应生成新的氧化层，使2o s i 厚度不断增大。
2o s i 薄膜的氧化生长是平面工艺的基础，氧化法主要有三种：1、阳极氧化（室温）2、等离子体阳极氧化（200-800度）3、热氧化（700-1250度）。
氧化物电介质薄膜的应用：1、用作电容器介质2、用作隔离和掩膜层3、用作表面钝化膜4、集成电路多层布线绝缘膜9． 试阐述一种常用金属薄膜的制备方法及其应用制备金属薄膜最常用的方法是双喷电解抛光法。
此装置主要由三部分组成：电解冷却与循环部分，电解抛光减薄部分以及观察样品部分。
图２为双喷电解抛光装置示意图。
（l）电解冷却与循环部分通过耐酸泵把低温电解液经喷嘴打在样品表面。
低温循环电解减薄，不使样品因过热而氧化；同时又可得到表面平滑而光亮的薄膜，见图２中(1)及(2)。
（2）电解抛光减薄部分。
电解液由泵打出后，通过相对的两个铂阴极玻璃嘴喷到样品表面。
喷嘴口径为１mm，样品放在聚四氟乙烯制作的夹具上（见图３）。
样品通过直径为0.5mm的铂丝与不锈钢阳极之间保持电接触，调节喷嘴位置使两个喷嘴位于同一直线上。
见图２中(3)。
（3）观察样品部分电解抛光时一根光导纤维管把外部光源传送到样品的一个侧面。
当样品刚一穿孔时，透过样品的光通过在样品另一侧的光导纤维管传到外面的光电管，切断电解抛光射流，并发出报警声响。
图２双喷电解抛光装置原理示意图图3 样品夹具(1)冷却设备；(2)泵、电解液；(3)喷嘴(4)试样； (5)样品架； (6)光导纤维管喷射法电流一电压曲线最后制成的薄膜应用：金属薄膜开关，金属化薄膜电容，装饰材料，包装。
10．阐述GaAs薄膜作为光电发射材料的原理、结构和应用原理：GaAs光电阴极是建立在的光电发射三步模型[2]理论基础上的，根据该理论，如果阴极材料表面的真空能级低于其体内的导带底能级，即材料的有效电子亲和势小于零，则由光照激发产生的光电子只要能从阴极体内运行到表面，就可以轻而易举地发射到真空，而无需过剩的动能去克服材料表面的势垒，这样光电子的逸出深度和几率都将大大增加，发射效率将会大幅度提高。