【正文】 薄膜的組織變?yōu)榻?jīng)過充分再結晶的粗大的 等軸晶 組織，晶粒內部缺陷密度很低。 薄膜生長過程和結構 46 原子團的遷移是由 熱激活過程 所驅使的，其激活能 Ec應與原子團的半徑 r有關。 核心相互吞并的機制： ? 奧斯瓦爾多 (Ostwsld)吞并過程 ? 熔結過程 ? 原子團的遷移 薄膜生長過程和結構 39 奧斯瓦爾多 (Ostwsld)吞并過程 設想在形核過程中已經(jīng)形成了各種不同大小的許多核心。 新相形成所需要的原子可能來自： (1)氣相原子的直接沉積； (2)襯底表面吸附原子沿表面的擴散。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。 γ — 單位核心表面的表面能。 導致這種模式轉變的物理機制比較復雜，但根本的原因應該可以歸結為 薄膜生長過程中各種能量的相互消長 。 2. 薄膜的生長階段。吸附了 As原子的Si(111)表面具有極低表面能，使其后 As、 Ga原子的沉積模式轉變?yōu)槿S島狀的生長模式。 G1 — 一個氣相原子的自由能。 當 θ=0， 為層狀生長模式。 脫附激活能 表面原子的振動頻率 薄膜生長過程和結構 30 在單位時間內，單位表面上由臨界尺寸的原子團長大的核心數(shù)目就是形核率，它應該正比于三個因子的乘積，即 n* — 襯底上臨界核心的面密度； A* — 每個臨界核心接受沿襯底表面擴散來的吸附原子的表面積； ω — 為在單位時間內，向表面擴散來的吸附原子的通量。 因此，當兩個尺寸大小不同的核心互為近鄰的時候，尺寸較小的核心中的原子有 自發(fā)蒸發(fā)的傾向，而較大的核心則會因其平衡蒸氣壓較低而 吸納 蒸發(fā)來的原子。 沉積組織呈現(xiàn)一種數(shù)十納米直徑的 細纖維狀的組織形態(tài)，纖維內部缺陷密度很高或為非晶態(tài)結構；纖維間的結構疏松，存在許多納米尺寸孔洞。與濺射法相比，蒸發(fā)法 獲得同樣形態(tài)組織的溫度區(qū)間要稍高一些 。 形成的組織為各個晶粒分別外延而形成的均勻的 柱狀晶 組織，柱狀晶的直徑隨沉積溫度的增加而增加。表面擴散機制對熔結過程的貢獻可能會更大一些。 薄膜生長過程和結構 35 襯底溫度對薄膜形核過程的影響： 氣相過飽和度 S越大，薄膜的臨界核心半徑 r*和臨界形核自由能變化 ΔG*越小，因而隨著襯底溫度的降低， r*和 ΔG*都會減小，即 隨著溫度上升和相變過冷度減小，薄膜臨界核心半徑增大 ，新相的形成將變得較為困難。 自發(fā)形核過程的臨界自由能變化 能量勢壘降低的因子 薄膜生長過程和結構 27 在薄膜沉積的情況下，核心常出現(xiàn)在襯底的某個局部位臵上，如晶體缺陷、原子層形成的臺階、雜質原子處等。 在一般情況下， 溫度上升會使得 n* 減少 ，而降低襯底溫度一般可以獲得高的薄膜形核率。 薄膜生長過程和結構 12 在薄膜與襯底之間浸潤性較差的情況下，薄膜的形核過程可以近似地被認為是一個自發(fā)形核的過程。 許多金屬在非金屬襯底上都采取這種生長模式。 島狀核心的形成表明，被沉積的物質與襯底之間的 浸潤性較差 。 ?非自發(fā)形核 ：除了有相變自由能作推動力之外，還有其他的因素起著幫助新相核心生成的作用。 薄膜生長過程和結構 19 溫度對 n*的影響： ?溫度增加會提高新相的平衡蒸氣壓，并導致 ΔG*增加而形核率減小； ?溫度增加時原子的脫附幾率增加。在層狀模式時，形核勢壘高度等于零。 薄膜生長過程和結構 34 在 ΔGv0的前提下，可以得出 隨薄膜沉積速率 R的提高，薄膜臨界核心半徑與臨界形核自由能均隨之降低，即 高的沉積速率將會導致高的形核速率和細密的薄