【正文】 ankVander Merwe形式 ) ； ? 層島復(fù)合生長模式 (StranskiKrastanov形式 )。 如果認(rèn)為薄膜的電阻率與塊狀材料相同 ， 則可由下式來確定膜厚 ， 即： SRt /??其中 ， RS為正方形平板電阻器沿其邊方向的電阻值 ， 該 RS值與正方形的尺寸無關(guān) ， 常稱為 方電阻 或 面電阻 ， 簡稱 方阻 ， 單位為： ?/□ 。 電阻法是測量金屬薄膜厚度最簡單的一種方法 。 tNvf ??? dttNdf2???dxNvdf m ???????2v－聲速 ， λ－波長 ， t－石英片厚度 ， N－頻率常數(shù)； 上式即為表示振蕩頻率變化與薄膜質(zhì)量膜厚之間關(guān)系的基本公式 。 利用這一原理 ，在石英晶片電極上沉積薄膜 ， 然后測量其固有頻率；頻率的變化就可以求出 質(zhì)量膜厚 。 綜上可知：使用此方法得到的是薄膜的 質(zhì)量膜厚 。 典型代表：臺(tái)階儀 微量天平法 : 微量天平法 是建立在直接測定蒸鍍?cè)诨系谋∧べ|(zhì)量基礎(chǔ)之上 。 薄膜厚度的測量 觸針法： 這種方法在針尖上鑲有曲率半徑為幾微米的藍(lán)寶石或金剛石的觸針 ， 使其在薄膜表面上移動(dòng)時(shí) ， 由于試樣的臺(tái)階會(huì)引起觸針隨之做階梯式上下運(yùn)動(dòng) 。 G－實(shí)際表面； P－平均表面。 實(shí)際上存在的表面是不平整和不連續(xù)的 (針孔 、 雜質(zhì) 、 晶格缺陷和表面吸附分子等 )， 所以 ， 要嚴(yán)格地定義和精確測量薄膜的厚度實(shí)際上是比較困難的 。 C. 薄膜厚度 薄膜厚度是影響薄膜應(yīng)用的一個(gè)重要參量； 厚度 ：兩個(gè)完全平整的平行平面之間的距離 ， 是一個(gè)幾何概念 。 在形態(tài) 1和形態(tài) T型低溫薄膜沉積組織的形成過程中 ， 原子的擴(kuò)散能力不足 ， 因而這兩類生長又稱為 低溫抑制型生長 。 形態(tài) 3型 ： 在形成形態(tài) 2和形態(tài) 3型組織的情況下 ， 襯底溫度已經(jīng)較高 ，因而 入射粒子能量對(duì)薄膜組織的影響變得比較小 。 此時(shí) ， 在沉積進(jìn)行的同時(shí) ， 薄膜內(nèi)將發(fā)生再結(jié)晶的過程 ， 晶粒開始長大 ， 直至超過薄膜的厚度 。 形態(tài) 2型 ： 當(dāng)溫度介于 Ts/Tm=~ ，原子表面擴(kuò)散進(jìn)行得較為充分時(shí)形成的薄膜 。 晶粒內(nèi)部缺陷密度 較低 ， 晶粒邊界的致密性 較好 ， 這使得薄膜具有較高的 強(qiáng)度 。 此時(shí) ， 原子在薄膜內(nèi)部的體擴(kuò)散雖不充分 ， 但 原子的表面擴(kuò)散能力 已經(jīng)很高 ， 已可進(jìn)行相當(dāng)距離的擴(kuò)散 。 濺射氣壓越低 ， 即入射粒子的能量越高 ， 則發(fā)生形態(tài) 1組織向形態(tài) T組織轉(zhuǎn)變的溫度就越低 。 同時(shí) ， 薄膜的強(qiáng)度較形態(tài) 1時(shí)顯著提高 。 此時(shí) ， 沉積的溫度仍然很低 ， 但與形態(tài) 1時(shí)的情況相比 ， 原子已具備了一定的表面擴(kuò)散能力 。 隨著薄膜厚度的增加 ， 細(xì)纖維狀組織進(jìn)一步發(fā)展為錐狀形態(tài) ， 其間夾雜有尺寸更大的孔洞 ， 而薄膜表面則呈現(xiàn)出與之相應(yīng)的拱形形貌 。 導(dǎo)致 沉積的薄膜組織呈現(xiàn)一種數(shù)十納米直徑的細(xì)纖維狀的組織形態(tài) ， 纖維內(nèi)部陷密度很高或者就是非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)；纖維間的結(jié)構(gòu)明顯疏松 ， 存在著許多納米尺寸的孔洞 。 這是因?yàn)?，濺射的氣壓越高 ， 入射到襯底上的粒子受到氣體分子的碰撞越頻繁 ， 粒子的能量也越低 。 濺射方法制備的薄膜組織可依沉積條件不同而呈現(xiàn)四種不同的組織形態(tài) 。 由于上述過程均受到相應(yīng)過程的激活能控制 ， 因此薄膜結(jié)構(gòu)的形成將與沉積時(shí)的 襯底相對(duì)溫度 Ts/Tm以及 沉積原子自身的能量 密切相關(guān) 。 與此同時(shí) ， 如果襯底的溫度足夠高 ， 原子還可能在薄膜內(nèi)部經(jīng)歷一定的擴(kuò)散過程 。 薄膜的四種典型組織形態(tài) ： 在薄膜沉積的過程中 ， 入射的氣相原子首先會(huì)被襯底或薄膜表面所吸附 。 在此方向上 ， 薄膜具有微觀結(jié)構(gòu) 。 11 薄膜定義、組織、厚度 薄膜： 當(dāng)材料的一維線性尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它的其他二維尺度 ，往往為納米至微米量級(jí) ， 將這樣的材料稱之為薄膜； 通常薄膜的劃分 具有一定隨意性 ， 一般分為厚度大于 1 μm的厚膜及小于 1 μm的薄膜 ， 本章所指的薄膜材料主要是無機(jī)薄膜 。第四篇 無機(jī)薄膜材料的制備 薄膜定義、組織、厚度 1 薄膜的形成與生長機(jī)制 2 薄膜的物理制備方法 3 第一章 無機(jī)薄膜材料的制備 作為特殊形態(tài)材料的 薄膜 科學(xué) ， 已經(jīng)成為微電子 、 信息 、傳感探測器 、 光學(xué)及太陽能電池等技術(shù)的基礎(chǔ)； 當(dāng)今薄膜科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一門 跨多個(gè)領(lǐng)域的綜合性學(xué)科 ， 涉及物理 、 化學(xué) 、 材料科學(xué) 、 真空技術(shù)和等離子體技術(shù)等領(lǐng)域； 目前 ， 光學(xué)薄膜 、 集成電路薄膜 、 太陽能電池薄膜 、 液晶顯示薄膜 、 刀具硬化膜 、 光盤磁盤等方面均有相當(dāng)大的生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益 。 167。 A. 薄膜定義： 薄膜： 是指在基板的垂直方向上所堆積的 1~104的原子層或分子層 。 B. 薄膜組織 薄膜的微觀組織 (形態(tài) )與薄膜制備工藝條件 (例如氣壓 、 溫度 、 功率等影響因素 )密切相關(guān)； 一般來說 ， 足夠厚的薄膜的晶格結(jié)構(gòu)與塊體相同 ， 只有在超薄薄膜中其晶格常數(shù)才與塊材時(shí)明顯不同； 薄膜的晶體結(jié)構(gòu)與沉積時(shí) 吸附原子的遷移率 有關(guān) ， 它可以從完全無序 ， 即無定形非晶膜過渡到高度有序的單晶膜 ，即薄膜的晶體結(jié)構(gòu)包括單晶 、 多晶和非晶結(jié)構(gòu) (？ )。 若這些原子具有足夠的能量 ， 它們將在襯底或薄膜表面進(jìn)行一定的擴(kuò)散 (遷移 )， 除了可能脫附的部分原子之外 ， 其他的原子將到達(dá)薄膜表面的某些 低能位置 并沉積下來 。 因而 ， 原子的沉積過程可細(xì)分為三個(gè)過程 ， 即氣相原子的吸附 ， 表面的擴(kuò)散以及薄膜內(nèi)的擴(kuò)散 。 下面我們以 濺射方法制備的薄膜為例 ， 討論沉積條件對(duì)于薄膜微觀組織的影響 。 實(shí)驗(yàn)表明 ， 除了襯底溫度因素以外 ， 濺射氣壓對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)也有著顯著的影響 。 由于溫度低 ， 原子的表面擴(kuò)散能力有限 ， 沉積到襯底表面的原子即已失去了擴(kuò)散能力 。 此種薄膜的強(qiáng)度很低 。 形態(tài) 1型 ： 在溫度很低 、 氣體壓力較高的情況下 ， 入射粒子的能量很低 ， 這種情況下形成的薄膜微觀組織 。 因此 ， 雖然 薄膜組織仍然保持了細(xì)纖維狀的特征 ， 纖維內(nèi)部陷密度較高 ， 但纖維邊界明顯地較為致密 ， 纖維間的孔洞以及拱形的表面形貌特征消失 。 形態(tài) T型 ： 介于形態(tài) 1和形態(tài) 2之間的過渡型 。 這表明 ， 入射粒子能量的提高有抑制形態(tài) 1型組織出現(xiàn) ， 促進(jìn)形態(tài) T型組織出現(xiàn)的作用 。 在這種情況下 ， 形成的組織為各個(gè)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 。 同時(shí) ， 各晶粒的表面開始呈現(xiàn)出晶體學(xué)平面所特有的形貌 。 襯底溫度的繼續(xù)升高 (Ts/Tm )使得 原子的體擴(kuò)散 開始發(fā)揮重要作用 。 薄膜的組織變?yōu)榻?jīng)過充分再結(jié)晶的粗大的組織 ， 晶粒內(nèi)部缺陷密度很低 。 蒸發(fā)法 制備的薄膜與濺射沉積薄膜的組織相似 ， 也可被相應(yīng)地劃分為上述四種不同的形態(tài) 。 與此相對(duì)應(yīng) ， 形態(tài) 2型和形態(tài) 3型的生長稱為 高溫?zé)峒せ钚蜕L 。 理想的薄膜厚度 是指基片表面和薄膜表面之間的距離 。 平均表面 ：是指表面原子所有的點(diǎn)到這個(gè)面的距離代數(shù)和等于零 ， 因而是一個(gè)幾何概念； 實(shí)際表面和平均表面示意圖。 基片表面 SS：指基片一側(cè)的表面分子集合體的平均表面； 薄膜形狀表面 ST：指薄膜上不與基片接觸的那一側(cè)的表面的平均表面；