薄膜物理总结.doc

1 薄膜制备的真空技术基础：薄膜制备方法u物理方法：热蒸发法 溅射法 离子镀方法u化学方法：电镀方法 化学气相生长法 1,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。= d 气体分子的有效截面直2,单位面积上气体分子的通量：气体分子对于单位面积表面的碰撞频率。3,流导：真空管路中气体的通过能力。分子流气体：流导C与压力无关，受管路形状影响，且与气体种类、温度有关。4,真空泵的抽速: p 真空泵入口处气体压力Q 单位时间内通过真空泵入口处气体流量5,真空环境划分：低真空 102 Pa中真空102 10-1 Pa高真空10-1 10-5 Pa超高真空 10-5 Pa低压化学气相沉积：中、低真空（10 100Pa）;溅射沉积： 中、高真空（10-2 10Pa）;真空蒸发沉积： 高真空和超高真空（0.5）使得原子的体扩散开始发挥重要作用。此时，在沉积进行的同时，薄膜内将发生再结晶的过程，晶粒开始长大，直至超过薄膜的厚度。薄膜的组织变为经过充分再结晶的粗大的等轴晶组织，晶粒内部缺陷密度很低。6，形核理论略6 薄膜材料的表征方法光的干涉条件：干涉极大条件：光程差为波长的整数倍干涉极小条件：光程差为波长的 倍。测量方法（不透明薄膜的等厚干涉和等色干涉法、透明薄膜的变角度干涉法和等角度反射干涉法） 机械测量法（表面粗糙度仪法、称重法与石英晶体振荡器法）石英晶体振荡器法工作原理 ：石英晶体片的固有振动频率随其质量的变化而变化。石英晶片固有振动频率1. 薄膜结构的表征方法薄膜结构的研究可以依所研究的尺度范围划分为以下三个层次：(1)薄膜的宏观形貌，包括薄膜尺寸、形状、厚度、均匀性等； (2)薄膜的微观形貌，如晶粒及物相的尺寸大小和分布、孔洞和裂纹、界面扩散层及薄膜织构等；(3) 薄膜的显微组织，包括晶粒内的缺陷、晶界及外延界面的完整性、位错组态等。2.扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy）特点：可以提供清晰直观的形貌图像； 分辨率高、观察景深长、可以采用不同的图像信息形式、可以给出定量、半定量的表面成分分析结果等。透射电子显微镜 (Transmission Electron Microscope) 特点: 电子束固定地照射在样品中很小的一个区域上;被加速的电子束穿过厚度很薄的样品，并在这一过程中与样品中的原子点阵发生相互作用，从而产生各种形式的有关薄膜结构和成分的信息。工作模式 ：影像模式：利用衍射现象随样品的不均匀性，即晶体的位向差、晶界、位错、第二相颗粒等造成的衍射强度随空间位置的变化，将部分透射束或衍射束投影在屏幕上构成样品的结构形貌。衍射模式：将电子束与样品晶体点阵的周期场相互作用后产生的各个衍射束全部投影放大给出晶体点阵的衍射谱。H-800 型TEM JEOL 2010 型HRTEM3. 解决薄膜衍射强度偏低的途径：采用高强度的X射线源，如转靶X射线源或同步辐射源，以提高相应的衍射信号强度；延长测量时间，以部分抵消强度较弱带来的问题；采用掠角衍射技术，即将X射线以近于与薄膜样品表面平行的方向入射到薄膜表面，以增加参与衍射的样品原子数。4. 扫描探针显微镜利用尺寸极小的显微探针，在极为接近样品表面的情况下，通过探测物质表面某种物理效应随探测距离的变化，获得原子尺度的表面结构或其他方面的信息。5.薄膜成分的表征方法：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。6.EDX工作原理：工作原理： 电子束激发产生特征X射线，反向偏置的Si二极管将接收到的X射线转换为能够被电子线路处理的电压脉冲。 Si二极管探测器的能量分辨率150eV，不能分辨K、K线，探测到的是相应X射线的平均能量。AES原理：工作原理：电子束轰击产生俄歇电子，经同心圆筒型电子能量分析器按动能高低分离。XPS工作原理：利用能量较低的X射线作为激发源，通过分析样品发射出来的具有特征能量的电子，实现分析样品化学成分目的。 被激发出的来的电子具有的能量 E=h-EB 式中