薄膜材料物理--第二章薄膜的力學(xué)性質(zhì)(1)(完整版)
【正文】 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 內(nèi)應(yīng)力的類別與起源 按起源分：熱應(yīng)力 — 薄膜和基片的熱脹系數(shù)不同 而引起的。若 從 一 定 數(shù) 值 突 然 變 到 無 限 大 表 示 薄 膜 是 物 理 附 著 （ 只 有 物 理 附 著 ， 界 面 成 分 和 性 質(zhì) 不 連 續(xù) ）若 ()Rt 是 漸 變 ， 則 薄 膜 是 化 學(xué) 附 著 （ 有 中 間 層 過 渡 ）第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 167。 ③ 提高溫度 ,有利于薄膜和基片之間原子的相互擴散 → 擴散附著有利于加速化學(xué)反應(yīng)形成中間層 → 中間層附著 須注意： T↑→ 薄膜晶粒大 → 熱應(yīng)力 ↑→ 其它性能變 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) ④ 淀積方式：濺射強于蒸發(fā)，電壓（濺射）高 → 附著好 ∵ 濺射粒子動能大，轟擊表面清洗且使表面活化 → 附著強 電鍍膜的附著性能差 (∵ 有一定數(shù)量的微孔） 附著性能差 ⑤ 淀積速率 ↑ → 殘留氧分子膜中 → 中間層少 → 附著力下降 → 薄膜結(jié)構(gòu)疏松 → 內(nèi)應(yīng)力大 ⑥ 淀積氣氛對薄膜附著力的影響 淀積初期 → 氧和水蒸氣分壓 → 氧化膜中間層 → 附著 ↑ 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 167。 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。 薄膜的附著性質(zhì)（重要） 理論上 — 需對結(jié)合界的了解。 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。 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。 用光學(xué)顯微鏡觀察和分析劃痕，必須確定臨界負荷。 + 在張應(yīng)力作用下，薄膜自身有其收縮的趨勢 → 過大 → 薄膜開裂。例 如 ： 玻 璃 基 片 金 屬 薄 膜熱 應(yīng) 力 張 應(yīng) 力堿 金 屬 鹵 化 物 基 片金 屬 薄 膜? ? 0F????? ? ?熱 應(yīng) 力 壓 應(yīng) 力 第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 121 2 1 212, dF dFdF dF dF dFdF dF??? ? ? ??? ? ?1212FFF F F F 一 般 材 料 能 承 受 的 壓 應(yīng) 力 遠 大 于 張 應(yīng) 力 。第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 00 e x p ( ) SSQvRTQRv H z TRR? ? ? ??????0140 薄 膜 表 面 從 無 序 態(tài) 到 有 序 態(tài) 的 轉(zhuǎn) 化 速 率 為 ：= 阿 倫 尼 烏 斯 關(guān) 系 式 ，式 中 活 化 能 ， 氣 體 常 數(shù) ，原 子 的 振 動 頻 率 ， 約 為 10 ， 基 片 溫 度 設(shè) 為 薄 膜 的 生 長 速 率 ， 即 每 秒 個 單 原 子 層 ， 生 長 應(yīng) 力 的 定 量 分 析 薄 膜 的 有 序 化 機 理—第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) 000 RRR????????????? ? ????A 、 當 表 示 在 表 面 暴 露 的 時 間 內(nèi) ， 有 序 化 的 原 子 少 ， 很 多 缺 陷 被 埋 在 表 層 以 下 ， 因 而 薄 膜 的 生 長 應(yīng) 力 很 大 。 數(shù) 量 和 分 布 。第 三 講 第二章 薄膜的力學(xué)性質(zhì) ????????????????????? ? ? ? ????低 溫 退 火 — 晶 格 振 動 相 互 交 換 能 畸 變 位 置 的 原 子 恢 復(fù) 正 常 中 溫 退 火 — 原 子 活 化 能 大 與 空 位 、 填 隙 原 子 、 位 錯 復(fù) 合 或 者 移 到 表 面 和 晶 界 面 而 消 失高 溫 退 火 — 原 子 的 擴 散 加 劇 進 一 步 消 除 凍 結(jié) 的 缺 陷 ，
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