薄膜制备工艺期末复习

Thin Film Review

我们不敢保证每道题都考，但是标注“★”的我们觉得必考。

一、名词解释

1、薄膜：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。

2、气体分子的平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。

3、气体分子的最可几速度：平均运动速度f(v)最大时的速度

4、饱和蒸气压：一定温度下，蒸发气体与凝聚相平衡过程中所呈现的压力。（汽、固或汽、液两相

平衡时）

5、真空蒸发：在真空环境下，给待蒸发物质提供足够的热量以获得蒸发所必需的蒸气压。在适当的

温度下，蒸发粒子在基片上凝结，即可实现真空蒸发沉积。

6、PLD：pulsed laser deposition激光蒸发装置

7、溅射：是一个离子轰击物质表面，并在碰撞过程中发生能量与动量的转移，从而最终将物质表面

原子激发出来的复杂过程。

8、离子镀：使用电子束蒸发法提供沉积的源物质，同时以衬底作为阴极、真空室作为阳极组成一个

类似二级溅射（直流或射频）装置，在沉积前和沉积中采用高能量的离子流对衬底和薄膜进行溅射处理。

9、离子束辅助沉积：使用单独离子源轰击衬底表面。

10、分子束外延：在超高真空下（～10-9－10-11Torr），将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到

衬底表面，从而在其上形成外延薄膜。

11、PECVD：（plasma enhanced chemical vapor deposition）等离子体辅助化学气相沉积：在低压

化学气相沉积过程进行的同时，利用辉光放电等离子体对沉积过程施加影响的技术。

12、ALD：（Atomic Layer Deposition）定义：原子层沉积是在一个加热反应的衬底上连续引入至少

两种气相前驱体源，化学吸附至表面饱和时自动终止。

13、溶胶-凝胶(Sol-Gel)法：溶胶-凝胶是一种液相化学合成方法，是指用金属的有机或无机化合物，

经过溶液、溶胶、凝胶过程，接着在溶胶或凝胶状态下成型，再经干燥和热处理等工艺流程制成不同形态的产物（包括粉体、纤维、薄膜、陶瓷）。

14、外延生长：在完整的单晶衬底上延续生长单晶薄膜；

15、薄膜的生长模式：岛状生长模式、层状生长模式、层状—岛状生长模式。

16、自发形核：整个形核过程完全是在相变自由能的推动下进行的。

17、形核率：单位面积上，单位时间内形成的临界核心的数目。

18、布拉格公式：2dsinθ=nλ（式中：d —相应晶面的面间距；λ —入射的X射线的波长θ —

X射线与相应晶面的夹角。）

19、真空（Vacuum）：在给定的空间内压力低于一个大气压的稀薄气体状态。

二、选择

1)物理气相沉积不具有的特点是。

(a) 需要使用固态或熔融态的物质作为沉积过程的源物质；

(b) 源物质经过物理过程进入气相；

(c) 需要相对较高的气体压力环境；

(d) 在气相中及衬底表面并不发生化学反应。

2)对元素蒸发速率影响最大的因素是。

(a)环境气体压力；(b)元素的平衡蒸气压；(c) 蒸发源所处温度；(d) 被蒸发物质的相对原子质量。

3)真空蒸发薄膜沉积的加热原理不包含。

(a) 电阻加热蒸发；(b) 电子束蒸发；(c) 等离子体溅射； (d) 激光蒸发。

4)面蒸发源与点蒸发源在源正上方的衬底处沉积物质质量密度之比为。

(a)1/4；(b) 1/2；(c) 4； (d) 1。

5）溅射法利用的是气体阶段。

(a) 汤生放电；(b) 正常辉光放电；(c) 异常辉光放电；(d) 弧光放电。

6)溅射原子的能量可为。

(a)20eV；(b) 2eV；(c) 0.2eV；(d) 0.02eV

三、填空

1)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。

2)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的技术。

3)薄膜的化学气相沉积具有相对较高的压力环境。

4)气相运输，当物质升华温度不高时，利用升华和冷凝的可逆过程实现气相沉积。

5)1Torr=133.322Pa。1bar=7.501×102Torr。高真空一般指气压低于1×10-1～1×10-6Pa的真空环境。

6)10-5Pa 下，气体分子密度约为2.687×1025个/cm3；常温下，平均自由程为。气体分子的最

可几速度是指：f(v)最大时的速度

7)机械式气体输运泵的典型例子有：旋片式机械泵、罗茨泵、涡轮分子泵它们具有相似的工作

原理，即:采用对气体进行压缩的方式将气体分子输送至真空系统

8)在高真空镀膜机中，需要电离真空计来测量真空度。热偶真空规、电离真空规的测量范围分

别是（10^-2 到 10^2）Pa，（10^-7 到 1）Pa

9)温度越高，相对原子质量越小，分子的平均运动速度越大。

10)降低气体压力，减小碰撞几率，获得较大的平均自由程。

11)薄膜沉积速度正比于气体分子的通量

12)对元素蒸发速率影响最大的因素：蒸发源所处的温度。

13)★随着气压的变化，溅射的沉积速率出现极值，沉积速度与溅射功率(或溅射电流的平方)成正

比，与靶材和衬底之间的间距成反比。

14)★CVD 技术中，薄膜制备的两个重要参数是气相反应物的过饱和度和沉积温度。

15)完整单晶的沉积条件：气相过饱和度低和沉积温度高。

16)激光 CVD 辅助技术被广泛应用于金属和绝缘介质薄膜

17)低温、高速的沉积往往导致多晶态甚至是非晶态的薄膜组织。

18)单晶外延可被分为两类：同质外延和异质外延。

19)★X 射线衍射现象发生的条件是 2dsinθ =nλ。通过收集入射和衍射X射线的角度和强

度分布的方法，可以获得晶体点阵类型、点阵常数、晶体取向、缺陷和应力等有关材料结构的信息。

20)★常用的薄膜成分表征方法有原子内的电子激发及相应的能量过程、X射线能量色散谱（EDX、

俄歇电子能谱（AES）、X 射线光电子能谱（XPS），它们大多是基于原子在受到激发以后，内层电子排布会发生变化并发生相应的能量转换过程的原理。把 M→K 跃迁对应的X射线对应的特征X射线称为Kβ线；把M→L 跃迁对应的X射线对应的特征X射线称为Kα线。

21)★作为一种常规成分分析仪器，他被广泛安装于扫描和透射电子显微镜，作为材料结构研究中

的主要成分分析手段：X 射线能量色散谱仪又被简称能谱仪。

22)温度越高，相对原子质量越小，

23)分子的平均运动速度越大。

24)最可几速度Vp：f(v)最大时的速度

25)气体分子的无规则运动本身并不导致气体的宏观流动。只有在空间存在宏观压力差的情况下，气

体作为一个整体才会产生宏观的定向流动。

26)气体的流动状态根据气体容器的几何形状、气体的压力、温度以及气体的种类不同而存在很大差

别。

27)真空系统设计的一个基本原则：确保C大于Sp。

28)平衡(饱和)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。