薄膜材料复习

名词解释:1、 薄膜材料:一层厚度为几纳米（单层）到几微米的材料。2、 平均自由程:一个分子连续两次碰撞所经过的自由路程的平均值。3、 化学气相沉积:是指通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界而经化学反应形成固态沉积物的技术。4、 物理气相沉积:利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时，物质表而原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程5、 临界核：比最小稳定核再小点，或者说在小一个原子，原子团就变成不稳定的。这种原子团为临界核6、 稳定核：要在基片上形成稳定的薄膜，在沉积过程中必须不断产生这样的小原子团，即一旦形成就不分解。7、 平均弛豫时间:一个吸附原子与基片到达热平衡所需要的平均时间8、 平均停留时间：一个吸附原子从吸附于表而开始到脱附表面为止的平均时间9、 化学键:是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。10、 外延生长:在基片上生长具有相同或相近的晶体学取向的薄膜单晶的过程。 11.纳米材料:指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（0.1-200nm）或由它们作为基本单元构成的材料。12、 溅射阈值:将靶材原子溅射出来所需的入射离子最小能量值。13、 溅射率:一个正离子轰击到靶子后溅射下来的原子数，用s表示。14、 蒸发温度:规定物质在饱和蒸气压为102Torr时的温度为该物质的蒸发温度。1、 简述平均自由程在薄膜材料制备过程中的重要性，2、 请画出PVD的简易示意图，并说明其基本工作原理。PVD的工作原理：从源材料中发射出粒子，粒子运输到基片，粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。图：3、 真空室发装置般包括哪三个部分?何者为最关键的部分，为什么？其主要的作用是什么？答：(1)真空室(2)蒸发源和蒸发加热装置(3)放置基片及给基片加热装置关键部分:蒸发源作用：是支撑或盛装待蒸发物，同时提供蒸热使蒸发物达到足够高的温度，以产生所需的蒸汽压。4、 在实际的溅射沉积中，辉光放电有哪四个明暗光区会出现?基片应该置于哪■区?为什么？四个暗光区:阿斯顿暗区、阴极辉光区、克鲁克斯暗区、负辉光曲。基片置于:负辉光区原因:在负辉光区正离子质量较大，向阴极运动速度较慢，形成高浓度的正离子，是该区域电位升高，且负辉光区电势趋于0。5、根据毛吸成核理论，简要说明为什么高温低速沉积往往获得粗大或单品结构薄膜，而低温高速沉积则有利于获得细小名晶、微晶乃至非品薄膜？答：在高温低速层及速度条件下，临界核半径和形核势垒都较大，新相核心较大且不易形成，形核率低，形成薄膜组织往往粗大或者单晶薄膜。在低温高速层级条件下，临界核半径和形核势垒都较小，新相核心较小且容易形成，形核率高，形成薄膜组织细密连续，则有利于获得细小多晶、微晶乃至非晶薄膜。6•请解释说明普通XRD不适用于薄膜结构检测的原因。答：普通XRD的入射角=20-120度，穿透深度10到200微米而薄膜厚度为几微米，所以不适用穿透深度大以致衍射信息主要来自于基体，所以也不适用。7、现有一个在Si(100)基片上制备的厚度为50nm的TIO2薄膜样品，为了更好的了解该薄膜的制备情况，需要对其进行哪些方面的表征？每类表征方法至少列举一种。答：①厚度:气相密度测量法②组分(元素)：RBS③结构:TEM④XPS检价态 @XRD检测基片8、简速化学气相沉积的三个必要条件。答①在沉积温度下，反应物具有足够的蒸汽压，并以合适的速度引入反应室。②形成固态薄膜需有挥发性。沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸汽压。9、薄膜形成的三个阶段。凝结过程②核形成与生长过程③岛形成与结合生长小原子团形成是凝结的开始，小原子团生长形成晶核，晶核继续生长形成不连续的膜，薄膜厚度达到一定值时，就形成连续膜。10.简述薄膜生长的三种模式以及影响其生长模式的两大影响因素。答:生长模式：①岛状生长模式②单层生长模式③层岛复合生长模式因素：晶格失配度和基片表而（或者基片湿润性或浸润性）口、根据构成薄膜的元素和化学键合，超硬薄膜材料可以分为哪三类？12、 为什么合金和化合物蒸发被膜时不易得到原成分的化学计量比？为了得到与原组分相同的化学成分，可以采用什么方法？答:①由于各成分的饱和蒸气压不同，使得其蒸发速率也不同，会发生分解和分镭从而引起薄膜成分的偏离。可采用瞬间蒸发法和双源蒸发法。（合金）瞬间蒸发法:将细小的合金颗粒，逐次送到非常炽热的蒸发器或堆坍中，使一个一个颗粒实现瞬间完全蒸发。双源或多源蒸发法:将形成合金的部分，分别装入各自的蒸发源中，然后独立的控制各蒸发源的蒸发速率，使达到基板的各种原子与所需合金薄膜的组成相对应。化合物:可采用反应蒸发法、电阻加热法、双源或多源蒸发法。13、 简述CVD制备薄膜的过程，并写出主要的步骤。反应气体向基片表面扩散②反应气体吸附于基片表面③在基片表而发生化学反应④在基片表而产生的气相副产物脱离表而⑤基片表而留下不挥发的固相反应产物一薄膜。14、简述薄膜的主要生长过程15、画出直流辉光放电的伏安特性曲线，并解释溅射镀膜的工作区城的选择以及理由。答①AB无光放电区：随着电源功率增大，电压升高，带电离子和电子能量增加，与气体分子碰撞电离的概率也增大。BC汤森放电区:到达B点以后，极间电压维持不变，电