第5章-無機薄膜材料與制備技術(shù)----免費閱讀
【正文】 ? 缺點：易劃傷薄膜，測量誤差較大 。 而 透射光 在兩種情況下均不發(fā)生相位變化 。 1．光吸收法 ? 光吸收法 主要是通過測量薄膜透射光強度而確定薄膜的厚度 。因此，任何方法都有其一定的測量范圍，即為該真空計的“量程”。 （四）真空的獲得 ? 即“抽真空”，是利用各種真空泵將被抽容器中的氣體抽出，使該空間的壓強低于一個大氣壓的過程。 （二）真空中壓強的單位 ? 真空技術(shù)中，壓強的單位通常是用帕斯卡（ Pa）來表示，這是目前國際上推薦使用的國際單位制（ SI）單位。 （二）基片的清洗方法 ? 由于薄膜厚度很薄，基片表面的平整度、清潔度都會對所生長的薄膜有影響。位錯與位錯的相互作用會在位錯線上形成許多所謂 釘扎點 , 由于位錯處于釘扎狀態(tài) ， 因此薄膜的抗拉強度比大塊材料略高一些 。 （三） 薄膜的 表面結(jié)構(gòu) ? 薄膜表面都有一定的粗糙度，對光學(xué)性能影響較大。 薄膜材料的晶界面積遠大于塊狀材料 ， 晶界的增多是薄膜材料電阻率比塊狀材料電阻率大的原因之一 。 分為四種類型： ? 無定形結(jié)構(gòu) ? 多晶結(jié)構(gòu) ? 纖維結(jié)構(gòu) ? 單晶結(jié)構(gòu) 1）無定形結(jié)構(gòu) ? 非晶態(tài) 是指構(gòu)成物質(zhì)的原子在空間的排列是一種長程無序 、 近程有序的結(jié)構(gòu) 。 2022/8/27 37 ? 濺射薄膜常常呈現(xiàn) 柱狀結(jié)構(gòu) 。 多層分子膜可以是同一材料組成的 ， 也可以是多種材料的調(diào)制分子膜 ， 或稱超分子結(jié)構(gòu)薄膜 。 ② 超導(dǎo)薄膜：特別是近年來國外普遍重視的高溫超導(dǎo)薄膜 ， 例如 YBaCuO系稀土元素氧化物超導(dǎo)薄膜以及 BiSrCaCuO系和 TlBaCuO系非稀土元素氧化物超導(dǎo)薄膜 。cSi/n181。 ? 與德布羅意波的干涉相關(guān)聯(lián)的效應(yīng)一般稱為 量子尺寸效應(yīng) 。但是 多組元薄膜成分的計量比就未必如此了。 ? 在濺射成膜過程中，薄膜的表面經(jīng)常處于高速離子以及中性粒子的轟擊之下，在其他參數(shù)相同的條件下，放電氣壓越低，這些高速粒子的能量越大。薄膜中非固有應(yīng)力主要來自薄膜對襯底的附著力。反之，如果淀積材料具有較高表面能，則它容易在具有較低表面能襯底上形成原子團（俗稱 起球 ）。 設(shè)薄膜、基片都是導(dǎo)體，而且二者的費米能級不同， 由于薄膜的形成，從一方到另一方會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移， 在界面上會形成帶電的雙層。 ? 附著和內(nèi)應(yīng)力是薄膜極為重要的 固有特征 。 ? 在薄膜材料中還包含有大量的表面晶粒間界和缺陷態(tài)，對 電子輸運性能 也影響較大。m左右。 （ 2） 薄膜和基片的粘附性 ? 薄膜是在基片之上生成的，基片和薄膜之間就會存在著一定的相互作用，這種相互作用通常的表現(xiàn)形式是 附著 （ adhesion）。這種力是永久偶極子、感應(yīng)偶極子之間的作用力以及其他色散力的總稱。 ? 金屬是 高表面能 材料，而氧化物是 低表面能 材料。 ? 為增加附著力而沉積在中間的 過渡層薄膜 稱為 膠粘層 （ glue），合理地選擇膠粘層在薄膜的實際應(yīng)用是極為重要的。 ? 另一種是彎曲的結(jié)果使薄膜成為彎曲的 外側(cè) ，它使薄膜的某些部分與其他部分之間處于 壓縮狀態(tài) ，這種內(nèi)應(yīng)力稱為 壓應(yīng)力 。 （ 4） 異常結(jié)構(gòu)和非理想化學(xué)計量比特性 ? 薄膜的制法多數(shù)屬于 非平衡狀態(tài) 的制取過程，薄膜的結(jié)構(gòu)不一定和相圖相符合。 )10( ?? x因此，把這樣的成分偏離叫做 非理想化學(xué)計量比。 （ 6） 容易實現(xiàn)多層膜 ? 多層膜 是將兩種以上的不同材料先后沉積在同一個襯底上（也稱為 復(fù)合膜 ），以改善薄膜同襯底間的粘附性。 應(yīng)用薄膜制備方法 ， 很容易獲得各種多層膜和超晶格 。 ② 耐蝕膜 用于化工容器表面耐化學(xué)腐蝕的非晶鎳膜和非晶與微晶不銹鋼膜；用于渦輪發(fā)動機葉片表面抗熱腐蝕的 NiCrAlY膜等 。 ? 圖 11為 典型 CVD反應(yīng)步驟的濃度邊界模型 圖 512 典型 CVD反應(yīng)步驟的濃度邊界模型 圖 典型 反應(yīng)步驟的濃度邊界模型圖 典型 反應(yīng)步驟的濃度邊界模型真空蒸發(fā)薄膜的形成過程 ? 真空蒸發(fā)薄膜的形成一般分為： 凝結(jié)過程 核形成與生長過程 島形成與結(jié)合生長過程 （一）凝結(jié)過程 凝結(jié)過程 是從蒸發(fā)源中被蒸發(fā)的氣相原子 、 離子或分子入射到基體表面之后 ， 從氣相到吸附相 ， 再到凝結(jié)相的一個相變過程 。 但并非所有外延薄膜都是層狀生長型 ， 也有島狀生長型 。 在薄膜形成過程中生成的小島就具有晶體的特征 。 4）單晶結(jié)構(gòu) ? 單晶薄膜 通常是利用外延工藝制造的 ， 外延生長有三個基本條件： ? 吸附原子必須有較高的表面擴散速率 ， 這就應(yīng)當選擇合適的外延生長溫度和沉積速率； ? 基體與薄膜的結(jié)晶相容性 ， 假設(shè)基體的晶格常數(shù)為 a， 薄膜的晶格常數(shù)為 b， 晶格失配數(shù) m=(ba)/a, m值越小 ， 外延生長就越容易實現(xiàn) ， 但一些實驗發(fā)現(xiàn)在 m相當大時也可實現(xiàn)外延生長； ? 要求基體表面清潔 、 光滑 、 化學(xué)穩(wěn)定性好 。 ? 在薄膜的生長過程中還存在有大量的晶格缺陷態(tài)和局部的內(nèi)應(yīng)力 。 ? 薄膜制備條件的選擇 。 ? 目前，基片清洗方法有： 用化學(xué)溶劑溶解污物的方法、超聲波清洗法、離子轟擊清洗法、等離子體清洗法和烘烤清洗法等。 ? 物理吸附 ：主要靠分子間的相互吸引力，易脫附，只在低溫下有效。 （六） 真空測量 ? 測量原理均是利用測定在低氣壓下與壓強有關(guān)的某些物理量，再經(jīng)變換后確定容器的壓強。 ? 膜厚的測量方法可分為： 光學(xué)法、機械法和電學(xué)法等 。 ? 其中 ， N為任意正整數(shù) ， AB、 BC和 AN為光束經(jīng)過的線路長度 （ 它們分別
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