薄膜技術(shù)第五章薄膜材料的評(píng)價(jià)表征及物性測(cè)量(已修改)
2025-03-23 20:45 本頁面
【正文】 主要講授內(nèi)容 第 2章 真空技術(shù)基礎(chǔ) 第 3章 薄膜生長(zhǎng)與薄膜結(jié)構(gòu) 第 4章 薄膜制備的基本工藝 濺射鍍膜 第 1章 薄膜技術(shù)簡(jiǎn)介 離子束沉積 化學(xué)氣相沉積 第 6章 薄膜材料的應(yīng)用 第 5章薄膜材料的評(píng)價(jià)表征及物性測(cè)量 表征、性質(zhì) 和應(yīng)用 薄膜制備方法的原理介紹 ， 典型薄膜材料的制備工藝介紹 真空蒸鍍 薄膜的形核、生長(zhǎng)理論 ， 薄膜的形成與典型成長(zhǎng)機(jī)制 What’ s the thin films? 真空的表征及獲得 第 5章薄膜材料的評(píng)價(jià)表征及物性測(cè)量 膜厚的測(cè)量及控制 薄膜結(jié)構(gòu)的表征 薄膜成分的表征 在薄膜制備過程中和沉積以后需要測(cè)量薄膜的厚度， 在薄膜沉積過程中的膜厚確定需采用原位測(cè)量。 膜厚的測(cè)量及控制 1 臺(tái)階儀 2 干涉儀 3 橢偏儀 4 振動(dòng)石英方法 工作原理 : 探針在垂直方向上的位移被通過電信號(hào)被放大 , 并記錄下來 .從膜厚的邊緣可以直接通過探針針尖所探測(cè)到的階梯高度確定薄膜厚度 . 采用類似原子力顯微鏡的激光反射懸臂梁的方法來測(cè)量納米級(jí)位移可將掃描時(shí)的接觸力降低到最小 ，在軟的樣品上掃描時(shí)不劃傷樣品 ,保證測(cè)量值準(zhǔn)確 ,避免劃掉的顆粒再次影響測(cè)量準(zhǔn)確性 .這是薄膜厚度測(cè)試儀的第一重要指標(biāo) ,力越小 ,討論分辨率 ,重復(fù)精度才有意義 ! 膜厚的測(cè)量及控制 臺(tái)階儀 測(cè)量膜厚的的探針法 膜厚的測(cè)量及控制 臺(tái)階儀 XP1 型臺(tái)階儀 XP薄膜厚度測(cè)試儀的其它特點(diǎn) : 1)掃描長(zhǎng)度 30mm(線性 ) 這對(duì)平整度 ,曲率半徑 ,薄膜應(yīng)力測(cè)量極為重要。 2) 采樣點(diǎn)數(shù) 60,000 目前市場(chǎng)上最大。 3) 探針曲率半徑 , 更高的橫向分辨率 . 4) WindowsXP平臺(tái)的軟件。 膜厚的測(cè)量及控制 臺(tái)階儀 膜厚的測(cè)量及控制 臺(tái)階儀 膜厚的測(cè)量及控制 干涉儀 使用 Fizeau盤實(shí)現(xiàn)，它能夠發(fā)生多種反射導(dǎo)致一尖銳的干涉現(xiàn)象。膜厚可以通過在膜上形成階梯，從而從干涉條紋極小值的漂移來測(cè)定膜的厚度。 2)X射線干涉儀 (Kiessig條紋 ) 當(dāng)掠入射時(shí)， X射線被平整表面反射和透過，反射級(jí)數(shù)稍稍不同于 1，通過表面和界面反射的光程差，可求的膜厚。 1)光學(xué)厚度干涉 膜厚的測(cè)量及控制 橢偏儀 橢偏儀方法利用的是物質(zhì)界面對(duì)于不同偏振態(tài)光具有不 一樣的反射、折射能力的特性。即： 偏振光 在薄膜表面 與界面處的反射與透射現(xiàn)象。 橢偏儀工作原理： 單色光經(jīng)起偏鏡轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光之 后，通過 1/4波長(zhǎng)片轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄆ駹顟B(tài)的橢圓偏 振光，其后，此橢圓偏振光傾斜入射到薄膜樣品的表 面，與薄膜樣品發(fā)生相互作用。在此之后，使用檢偏鏡 和光檢測(cè)器測(cè)的橢圓偏振光的強(qiáng)度。根據(jù)橢圓偏振方 程，借助計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析，即可確定薄膜的厚度和 其他光學(xué)性能。 膜厚的測(cè)量及控制 橢偏儀 膜厚的測(cè)量及控制 石英晶體振蕩法 這是一個(gè)動(dòng)力學(xué)測(cè)重方法， 通過沉積 物使機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的慣性增加，從而 減小振動(dòng)頻率。 原理： 石英 作為壓電共振器，以切向 模式運(yùn)動(dòng)，具有一級(jí)振動(dòng)頻率，薄膜 沉積過程中，石英 頻率 有一定的改變 量，石英的厚度增加與沉積質(zhì)量等 價(jià)，進(jìn)而確定膜的厚度。 測(cè)量 靈敏度 主要由石英厚度的力學(xué)極 限和參考振蕩器的穩(wěn)定性決定。 可用于在線監(jiān)測(cè) 薄膜結(jié)構(gòu)的表征 薄膜的性能取決于薄膜的 結(jié)構(gòu) 和 成分 。其中薄膜結(jié)構(gòu)的 研究可以依所研究的尺度范圍劃分為以下三個(gè)層次： 薄膜的宏觀形貌，包括薄膜尺寸、形狀、厚度、均 勻性等； 薄膜的 微觀形貌 ，如晶粒及物相的尺寸大小和分 布、孔洞和裂紋、
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