2023年研究生薄膜物理与工艺期末试卷

2023～2023学年其次学期期末考试试卷试卷编号： ( )卷课程名称： 薄膜物理与工艺 适用班级： 材料学院11级硕士争论生姓名：杨超普学号：405705211029 班级：2023级专业：材料物理与化学学院： 材料科学与工程学院系别： 考试日期：题号 一题分 100得分

二 三 四 五 六 七 八 九 十 100

签名考生留意事项：1、本试卷共2页(不含答题局部)，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有马上举手报告以便更换。考试为堂外答题，考生在规定时间内将答卷交任课教师。2、考试完毕后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。一、论文(100分)得分 评阅人2500字以上的综述性论文，论文题目自拟。通过广泛查阅国内外相关论文文献，写一篇综述性科技论文，阐述自己对该方向的生疏。要求：针对性强，严格围绕所拟论题；论文除正文外还应包含中文摘要及关键词；10篇最的文献〔5篇外文；论文格式严谨；2500字。论文格式如下：第1页共9页论文格式：中文标题(三号加粗)姓名： 学号： 班级： 专业：(四号加粗)(以下均为小四号字)摘要：纳米科学技术„„关键词：纳米线正文局部：1.引言„„„„„纳米材料【121.1.1.1.1.„2.2.1.2.1.1„参考文献：张立德，牟季美，纳米材料和纳米构造 ，科学出版社，2023.S.C.Tsang,K.Chen,P.J.Harris,Nature1994,372,159.„注：1TimesNew2、留意字的大小，每局部的标题加粗；3A4纸单面打印，保存页面左边的装订空白页。第2页共9页〔页数不够请自行添加〕薄膜制备的物理方法概述摘要关键词引言随着世界经济和科学技术的快速进展，特别是微电子和信息产业近年来的突飞猛进，担当着微电子器件、大规模集成电路主角的薄膜制备技术愈发显示出其重要性和突出地位。作为兴起于20世纪60年月，理论和高技术高度结晶的产物——薄膜材料及相关薄膜器件，已成为电子、信息、传感器、光学、太阳能等技术的核心根底。承受肯定方法、手段及设备，使处于某种状态的一种或几种物质〔原材料)的基团以物理或化学方式附着于衬底材料外表，在衬底材料外表形成一层的物质，即薄膜。这里所承受的方法、手段及设备就称为1852W.Grove觉察辉光放电的溅射沉积薄膜方法至今，随着真空技术、低温技术、等离子技术、自动掌握分析技术的迅猛进展，相继产生了各种制备薄膜的方法和梯度薄膜、非晶态合金薄膜以及各种异质结、超晶格、量子阱。因此薄膜材料的制备方法和制备设备的争论越来越受到大家的重视。纵观各种薄膜材料制备方法，按物理、化学角度来分，可以分为物理方法成膜和化学方法成膜。其中薄膜制备的物理方法主要包括：真空蒸发、溅射、离子束和离子助、外延膜沉积技术等；薄膜制备的化学方法主要有：热生长、化学气相沉积、电镀、化学镀、阳极反响沉积法、LB技术等。由于这两大类制备方法都包含内容较多，且二者相比较薄膜制备的物理方法的应用更为广泛，所以接下来着重介绍几种常用物理成膜法。真空蒸发镀膜真空蒸发镀膜概述利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反响,成膜过程根本是一个物理过程而完成薄膜生长过程的技术,称为物理方法成膜主要代表为：真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子束和离子助成膜以及外延膜沉积技术。真空蒸发沉积薄膜具有简洁便利、操作简洁、成膜速度快、效率高等特点，是薄膜制备中最为广泛使用的技术。真空室内加热的固体材料被蒸发汽化或升华后，分散沉积到肯定温度的衬底材料外表。形成薄膜经受三个过程：蒸发或升华 输运到衬底 吸附、成核与生长1：真空蒸发镀膜过程示意图第3页共9页首先在蒸发或升华过程中，通过肯定加热方式使被蒸发材料受热蒸发或升华，由固态或液态变成到衬底。最终在吸附、成核与生长过程中，通过粒子对衬底外表的碰撞，衬底外表对粒子的吸附以及在外表的迁移，完成成核与生长过程，形成薄膜。阻加热蒸发、闪耀蒸发、电子束蒸发、激光熔融蒸发、弧光蒸发、射频加热蒸发等。图2：电阻加热装置 图3：电子束蒸发装置4：单蒸发源和多蒸发源镀合金膜示意图分子束外延(MBE)〔同质外延类单晶体〔异质外延。主要原理是：在超高真空条件下，将各组成元素的分子束流以一个个分子的形式喷射到衬底外表，在适当的温度下外延沉积成膜。目前MBE的膜厚掌握水平到达单原子层，可用于制备超晶格、量子点，3-5族化合物的半导体器件。

第4页共9页脉冲激光沉积(PLD)溅射成膜在某一温度下，假设固体或液体受到适当的高能粒子〔通常为离子〕的轰击，则固体或液体中的原子通过碰撞有可能获得足够的能量从外表逃逸，这一将原子从外表放射出去的方式称为溅射。在真空条件下，利用荷能粒子溅射，使被靶材外表的粒子在基片上沉积成膜的技术就称为溅射成膜。溅射镀膜基于高能粒子轰击靶材时的溅射效应。整个溅射过程是建立在辉光放电的根底上，使气体放电产生正离子，并被加速后轰击靶材的离子离开靶，沉积成膜的过程。不同的溅射技术承受不直流溅射、以射频辉光放电的射频溅射、以磁场中的气体放电的磁控溅射。6：离子轰击固体外表引起的各种效应辉光放电直流溅射

流溅射系统，如左图所示，盘状的待镀靶材连接到电源的负极，1~5kV的直流电压，充入到真空室的中性气体如氩气〔分压在1.3~13P