薄膜材料物理--第二章薄膜的力學(xué)性質(zhì)(1)(已修改)
2025-01-20 12:31 本頁面
【正文】 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 第 三 講 薄膜的主要力學(xué)性能： 附著性質(zhì) — 由薄膜成長的初始階段 內(nèi)應(yīng)力 機械性能 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 167。 薄膜的附著性質(zhì)（重要） 理論上 — 需對結(jié)合界的了解。 使用上 — 決定了薄膜元器件的穩(wěn)定性和可靠性。 現(xiàn)無統(tǒng)一的測量薄膜附著性能的準確測量技術(shù) . 薄膜的附著性能直接與附著的類型、附著力的性質(zhì)、工藝、測量方法有關(guān)。 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 薄膜的附著類型 ①簡單附著 — 分明的分界面 ②擴散附著 ③通過中間層附著 ④通過宏觀效應(yīng)附著 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) ① 簡單附著：薄膜和基片間形成一個很清楚的分界面， 其附著能 Wfs=Ef+EsEfs Ef— 薄膜的表面能 Es— 基片的表面能 Efs— 薄膜與基片之間的界面能 兩個相似或相容的表面接觸 Efs↓ Wfs↑ 兩個完全不相似或不相容的表面接觸 Efs↑ Wfs↓ 表面污染： 103Pa下 → 1秒后 → 表面會污染 一層單分子層。 簡單物理附著 — 薄膜與基片間的結(jié)合力 — 范德華力 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) ② 擴散附著 — 由兩個固體間相互擴散或溶解而導(dǎo)致 在薄膜和基片間形成一個漸變界面。 實現(xiàn)擴散方法：基片加熱法、離子注入法、 離子轟擊法、電場吸引法。 基片加熱法：加溫曲線（工藝） 離子轟擊法：先在基片上淀積一層薄 2030nm） 金屬膜，再用高能（ 100KeV）氬離子對 它進行轟擊 實現(xiàn)擴散 再鍍膜 電場吸引法：在基片背面鍍上導(dǎo)體 加電壓 吸離子 濺射鍍膜比蒸發(fā)鍍膜附著牢，因為濺射粒子動 能大 擴散。 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) ③ 中間層附著 — 在薄膜與基片之間形成一個化合物而 附著，該化合物多為薄膜材料與基片材料之間的化 合物 。 方法：在基片上鍍一層薄金屬層（ Ti、 Mo、 Ta、 Cr等） .然后，在其上再鍍需要的薄膜，薄 金屬奪取基片中氧 中間層表面摻雜。 ④ 通過宏觀效應(yīng) 機械鎖合 雙電層吸引 功函數(shù)不同 → 電荷累積 → 吸引 電 子 轉(zhuǎn) 移20/ 2 d? ? ??S靜 電 吸 引 能 E, 長 程 力新 內(nèi) 容 ！ 最 近 幾 年 才 注 意 。第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 附著力的性能（性質(zhì)） 三種附著力： 范德華力、化學(xué)鍵力、靜電力（機械鎖合） (氫鍵） ① 范德華力（鍵能 ） 色散力 — 原子繞核運動中 → 瞬間偶極 → 相互作用 定向力 — 永久偶極矩之間的相互作用 誘導(dǎo)力 — 永久偶極矩的誘導(dǎo)作用 → 產(chǎn)生的力 與靜電力相比范德華力是短程力； 與化學(xué)鍵力相比，范德華力是長程力。 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) ③ 氫鍵（鍵能 ≈ ） — 離子性的靜電吸引不普 遍，僅在電負性很強的原子之間。 ② 化學(xué)鍵力（鍵能 ） 共價鍵 離子鍵 金屬鍵 價電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移， 短程力，不是普遍存在。 ④ 靜電力 — 薄膜和基體兩種材料的功函數(shù)不同， 接觸后發(fā)生電子轉(zhuǎn)移 → 界面兩邊積累正負 電荷 → 靜電吸引 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 影響附著力的工藝因素 包括材料性質(zhì)、基片表面狀態(tài)、基片溫度、淀積方式、淀積速率、淀積氣氛等。 ① 基片材料的性質(zhì)對附著力影響很大 微晶玻璃上淀積鋁膜 → 氧化鋁與玻璃中硅氧 →
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