【正文】 目就是形核率，它應(yīng)該正比于三個(gè)因子的乘積，即 n* — 襯底上臨界核心的面密度； A* — 每個(gè)臨界核心接受沿襯底表面擴(kuò)散來(lái)的吸附原子的表面積； ω — 為在單位時(shí)間內(nèi)，向表面擴(kuò)散來(lái)的吸附原子的通量。因此，薄膜形核的過(guò)程在很大程度上取決于 襯底表面能夠提供的形核位臵的特性和數(shù)量 。 當(dāng) θ=0， 為層狀生長(zhǎng)模式。 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 20 獲得平整、均勻薄膜的方法 : 提高 n*，即降低 r* 。 G1 — 一個(gè)氣相原子的自由能。 pv、 p — 凝結(jié)相的平衡蒸氣壓和氣相的實(shí)際壓力；Jv、 J — 凝結(jié)相的蒸發(fā)通量和氣相的沉積通量； Ω — 原子體積。吸附了 As原子的Si(111)表面具有極低表面能，使其后 As、 Ga原子的沉積模式轉(zhuǎn)變?yōu)槿S島狀的生長(zhǎng)模式。 在層狀生長(zhǎng)模式下，已沒(méi)有意義十分明確的形核階段出現(xiàn)。 2. 薄膜的生長(zhǎng)階段。 形核階段 連續(xù)薄膜階段 溝道階段 聚結(jié)階段 小島階段 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 4 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 5 薄膜的生長(zhǎng)模式： (1)島狀生長(zhǎng) (Volmer—Weber)模式 對(duì)很多薄膜與襯底的組合來(lái)說(shuō)，只要 沉積溫度足夠高，沉積的原子具有一定的擴(kuò)散能力 ，薄膜的生長(zhǎng)就表現(xiàn)為島狀生長(zhǎng)模式。 導(dǎo)致這種模式轉(zhuǎn)變的物理機(jī)制比較復(fù)雜，但根本的原因應(yīng)該可以歸結(jié)為 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中各種能量的相互消長(zhǎng) 。 在上述各種機(jī)制中，開(kāi)始的時(shí)候?qū)訝钌L(zhǎng)的自由能較低，但其后，島狀生長(zhǎng)模式在能量上變得更為有利。 γ — 單位核心表面的表面能。 臨界核心的面密度 n* 取決于 n1和 ΔG*， n1正比于氣相原子的沉積通量 J或氣相的壓力 p， ΔG*也依賴于 p。使得沉積后的原子固定在其初始沉積的位臵上，形成特有的低溫沉積組織。半徑 rr*的核心由于 ΔG降低而傾向于消失，而 rr*的核心則隨自由能的下降而傾向于長(zhǎng)大。 新相形成所需要的原子可能來(lái)自： (1)氣相原子的直接沉積； (2)襯底表面吸附原子沿表面的擴(kuò)散。 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 33 薄膜沉積速率 R對(duì)薄膜組織的影響： 固相從氣相凝結(jié)出來(lái)時(shí)的相變驅(qū)動(dòng)力可寫(xiě)為 Re — 凝結(jié)的核心在溫度 T時(shí)的平衡蒸發(fā)速率； R — 實(shí)際的沉積速率。 核心相互吞并的機(jī)制： ? 奧斯瓦爾多 (Ostwsld)吞并過(guò)程 ? 熔結(jié)過(guò)程 ? 原子團(tuán)的遷移 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 39 奧斯瓦爾多 (Ostwsld)吞并過(guò)程 設(shè)想在形核過(guò)程中已經(jīng)形成了各種不同大小的許多核心。 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 43 熔結(jié)過(guò)程 熔結(jié)是 兩個(gè)相互接觸的核心 相互吞并的過(guò)程。 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 46 原子團(tuán)的遷移是由 熱激活過(guò)程 所驅(qū)使的，其激活能 Ec應(yīng)與原子團(tuán)的半徑 r有關(guān)。 濺射氣壓降低，入射粒子的能量提高，薄膜表面原子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，雖然薄膜組織仍然保持了細(xì)纖維狀的特征，纖維內(nèi)部缺陷密度較高，但纖維邊界處的組織出現(xiàn)了明顯的 致密化 傾向，纖維間的孔洞以及拱形的表面形貌特征消失。薄膜的組織變?yōu)榻?jīng)過(guò)充分再結(jié)晶的粗大的 等軸晶 組織，晶粒內(nèi)部缺陷密度很低。） 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 56 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 57 (a) TEM、 (b) ED and (c) HRTEM images taken from a CuS crystal. 薄膜生長(zhǎng)過(guò)程和結(jié)構(gòu) 58 本章小結(jié) 1. 概念：形核率 2. 薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程及三種生長(zhǎng)模式 3. 薄膜的自發(fā)形核和非自發(fā)形核理論 （熱力學(xué)分析） 4. 核心的三種吞并機(jī)制 5. 薄膜的四種典型組織形態(tài)（特征、形成條件）