第5章-無(wú)機(jī)薄膜材料與制備技術(shù)----資料下載頁(yè)
2025-08-16 00:10本頁(yè)面
【正文】 時(shí)，所產(chǎn)生的吸附作用。不易脫附，可發(fā)生在高溫下。 （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(qiáng)低于一個(gè)大氣壓的過程。 ? 目前常用的設(shè)備有：旋轉(zhuǎn)式機(jī)械真空泵、油擴(kuò)散泵、復(fù)合分子泵、分子篩吸附泵、鈦升華泵、濺射離子泵和低溫泵等。前三種屬于 氣體傳輸泵 ，后四種屬于 氣體捕獲泵 。 （五）真空系統(tǒng) ? 真空系統(tǒng) 一般包括待抽空的容器（真空室）、獲得真空的設(shè)備（真空泵）、測(cè)量真空的器具（真空計(jì)）以及必要的管道、閥門和其他附屬設(shè)備。 ? 能使壓力從一個(gè)大氣壓力開始變小，進(jìn)行排氣的泵常稱為“ 前級(jí)泵 ”；另一些卻只能從較低壓力抽到更低壓力，這些真空泵常稱為“ 次級(jí)泵 ”。 （六） 真空測(cè)量 ? 測(cè)量原理均是利用測(cè)定在低氣壓下與壓強(qiáng)有關(guān)的某些物理量，再經(jīng)變換后確定容器的壓強(qiáng)。 ? 當(dāng)壓強(qiáng)改變時(shí)，這些和壓強(qiáng)有關(guān)的特性也隨之變化的物理現(xiàn)象，就是真空測(cè)量的基礎(chǔ)。 2022/8/27 66 ? 任何具體的物理特性，都是在某一壓強(qiáng)范圍才最顯著。因此，任何方法都有其一定的測(cè)量范圍，即為該真空計(jì)的“量程”。目前，還沒有一種真空計(jì)能夠測(cè)量 1大氣壓至 1010Pa整個(gè)范圍的真空度。 表 幾種真空計(jì)的工作原理與測(cè)量范圍 名 稱 工 作 原 理 測(cè)量范圍 /Pa U形管壓力計(jì) 利用大氣與真空壓差 105~102 水銀壓縮真空計(jì) 根據(jù) Boyle定律 103104 電阻真空計(jì) 利用氣體分子熱傳導(dǎo) 104~102 熱偶真空計(jì) 熱陰極電離真空計(jì) 利用熱電子電離殘余氣體 101~106 BA型真空計(jì) 101~1010 潘寧磁控電離計(jì) 利用磁場(chǎng)中氣體電離與壓強(qiáng)有關(guān)的原理 1~105 氣體放電管 利用氣體放電與壓強(qiáng)有關(guān)的原理 103~1 薄膜材料的表征 ? 薄膜材料在應(yīng)用之前 ， 對(duì)其進(jìn)行表征是很重要的 ， 一般包括 薄膜厚度的測(cè)量 、薄膜形貌和結(jié)構(gòu)的表征 、 薄膜的成分分析 ， 這些測(cè)量分析結(jié)果也正是薄膜制備與使用過程中普遍關(guān)心的問題 。 一、 薄膜厚度的測(cè)量 ? 薄膜的厚度是一個(gè)重要的參數(shù)。 ? 厚度有三種概念： 幾何厚度 、 光學(xué)厚度 和 質(zhì)量厚度 ? 幾何厚度指膜層的物理厚度。 ? 膜厚的測(cè)量方法可分為： 光學(xué)法、機(jī)械法和電學(xué)法等 。 薄膜厚度測(cè)量方法 （一）薄膜厚度的光學(xué)測(cè)量法 ? 薄膜厚度的測(cè)量廣泛用到了各種光學(xué)方法，因?yàn)楣鈱W(xué)方法不僅可被用于透明薄膜，還可被用于不透明薄膜，不僅使用方便，而且測(cè)量精度較高。 ? 這類方法所依據(jù)的原理一般是不同薄膜厚度造成的 光程差 引起的光的 干涉現(xiàn)象 。 1．光吸收法 ? 光吸收法 主要是通過測(cè)量薄膜透射光強(qiáng)度而確定薄膜的厚度 。 ? ? 此法適合于薄膜沉積過程的在線控制，薄膜厚度均勻性的檢測(cè)，以及聯(lián)系薄膜厚度的測(cè)量。 光干涉法 ? 基本原理是 利用不同薄膜厚度所造成的光程差引起的光的干涉現(xiàn)象 。 ? 首先研究一層厚度為 d、折射率為 n的薄膜在波長(zhǎng)為 λ 的單色光源照射下形成干涉的條件。 薄膜對(duì)單色光的干涉條件 薄膜對(duì)單色光的干涉條件 ? 顯然要想在 P點(diǎn)觀察到光的 干涉極大 ， 其條件是直接反射回來的光束與折射后又反射回來的光束之間的 光程差為光波長(zhǎng)的整倍數(shù) 。 ? 其中 ， N為任意正整數(shù) ， AB、 BC和 AN為光束經(jīng)過的線路長(zhǎng)度 （ 它們分別乘以相應(yīng)材料的折射率即為相應(yīng)的光程 ） ， θ 為薄膜內(nèi)的折射角 ，它與入射角 θ ′ 之間滿足 折射定律 ? ? ?? NndANBCABn ???? c os2?? s i ns i n n??? 觀察到干涉極小的條件 是光程差等于 (N+1/2)λ。 ? 但在實(shí)際使用時(shí) ， 還要考慮光在不同物質(zhì)界面上 反射時(shí)的相位移動(dòng) 。 具體來說 ， 在正入射和掠入射的情況下 ， 光在反射回光疏物質(zhì)中時(shí)光的相位移動(dòng)相當(dāng)于光程要移動(dòng)半個(gè)波長(zhǎng) ， 光在反射回光密物質(zhì)中時(shí)其相位不變 。 而 透射光 在兩種情況下均不發(fā)生相位變化 。 ? 掠射 :光從光疏介質(zhì)向光密介質(zhì)傳播 ， 入射角接近于 90度時(shí) 不透明薄膜厚度的測(cè)量 ? 如果被研究的薄膜是不透明的 ， 而且在沉積薄膜時(shí)或在沉積之后能夠制備出待測(cè)薄膜的一個(gè)臺(tái)階 ， 那么即可用 等厚干涉條紋 或 等色干涉條紋 的方法方便地測(cè)出臺(tái)階的高度 。 二、薄膜厚度的機(jī)械測(cè)量法 ? 如果薄膜的面積 A、密度 和質(zhì)量 m可以被精確測(cè)定，由公式 ? 就可以計(jì)算出薄膜的厚度 d。但是，這一方法的缺點(diǎn)在于它的精度依賴于薄膜的密度以及面積 A的測(cè)量精度。但在一般情況下，薄膜的密度也是需要測(cè)量的薄膜性質(zhì)之一，隨著薄膜材料及其制備工藝的不同，薄膜的密度可以有很大變化。另外，在襯底不很規(guī)則的時(shí)候，準(zhǔn)確測(cè)量薄膜面積也是不容易做到的。 ??Amd ?1．表面粗糙度儀法 ? 用直徑很小的金剛石觸針劃過背側(cè)薄膜的表面，同時(shí)記錄下觸針在垂直方向的移動(dòng)情況并畫出薄膜表面輪廓的方法 被稱為粗糙度儀法 。 ? 此法不僅可以被用來測(cè)量表面粗糙度，也可以用來測(cè)量薄膜臺(tái)階的高度。 ? 缺點(diǎn)：易劃傷薄膜，測(cè)量誤差較大 。 2．稱重法 ? 又稱為微量天平法 ，就是采用微天平直接測(cè)量基片上的薄膜質(zhì)量，得到質(zhì)量膜厚。 石英晶體振蕩法 ? 原理： 是基于石英晶體片的固有頻率隨其質(zhì)量的變化而變化的物理現(xiàn)象。 2022/8/27 82 ? The end!
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