【正文】 散距離約為 50nm． 2．結(jié)合階段 ? 對(duì)于小核，發(fā)生結(jié)合的時(shí)間小于 ，并且結(jié)合后增大了高度，減少了在基片上所占的總面積．除此以外，結(jié)合前具有良好晶體形狀的核在結(jié)合時(shí)變?yōu)閳A形．若在進(jìn)一步結(jié)合前尚有具夠的時(shí)間，復(fù)合島 (即結(jié)合以后的小島 )會(huì)再次具有晶體形狀．在小島階段，晶體多為三角形．而在結(jié)合以后，各島常變?yōu)榱切危? 雖然結(jié)合的初始階段很快，但是結(jié)合以后，在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間以內(nèi)，新島繼續(xù)改變著它的形狀．在其初幾秒內(nèi)，由于結(jié)合，在基片上的覆蓋面積減小，而后又逐漸增大． 在結(jié)合之初，為了降低表面能，新島的面積減小，高度增大．根據(jù)基片，小島的表面能和界面能，小島將有一個(gè)最低能量溝形，該形狀具有一定的高徑比． Ripening（成熟） Substrate Clusters Flux Substrate 大魚吃小魚！ rp?2??3．溝道階段 ? 結(jié)合以后，在島生長(zhǎng)過程中，它變圓的傾向減少，只是在島再進(jìn)一步地結(jié)合處，它才繼續(xù)發(fā)生大的變形．因此，島被拉長(zhǎng)，連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜． ? 在這種結(jié)構(gòu)中遍布不規(guī)則的窄長(zhǎng)溝道，其寬度約為 620nm．隨著沉積的繼續(xù)進(jìn)行，在溝道中發(fā)生二次或三次成核．當(dāng)核長(zhǎng)大到和溝道邊緣接觸時(shí)，就連接到薄膜上。若在沉積過程中，沉積物原子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化合物膜，稱為反應(yīng)鍍。 (3)氣相物質(zhì)的沉積 ? 氣相物質(zhì)在基片上的沉積是一個(gè)凝聚過程。 (2)氣相物質(zhì)的輸運(yùn) ? 氣相物質(zhì)的輸運(yùn)要求在真空中進(jìn)行，這主要是為了避免氣體碰撞妨礙沉積物到達(dá)基片。 ? 在 CeO2x、 Cu/CeO2x的研究中，在 160W、 2030Pa的條件下能制備粒徑為 7nm的納米微粒薄膜。濺射鍍膜材料的利用率大大高于蒸發(fā)鍍膜。它的優(yōu)點(diǎn)是沉積速度較高，蒸發(fā)源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制作，造價(jià)低廉，但不能蒸發(fā)難熔金屬和介質(zhì)材料。 ? （ 3）薄膜厚度在納米級(jí)，或有納米級(jí)厚度的薄膜交替重疊形成的薄膜。 納米薄膜分類 ? 納米薄膜分為三類： ? （ 1）由納米粒子組成 (或堆砌而成 )的薄膜， ? （ 2）在納米粒子間有較多的孔隙或無序原子或另一種材料。 ? 薄膜在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，而且在現(xiàn)代電子工業(yè)領(lǐng)域中占有極其重要的地位，是世界各國(guó)在這一領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的主要內(nèi)容，也從一個(gè)側(cè)面代表了一個(gè)國(guó)家的科技水平。 ? 薄膜技術(shù)目前還是一門發(fā)展中的邊緣學(xué)科，其中不少問題還正在探討之中。 ? 近 20年來，薄膜科學(xué)發(fā)展迅速，在制備技術(shù)、分析方法、結(jié)構(gòu)觀察和形成機(jī)理等方面的研究都取得了很大進(jìn)展。納米薄膜 ? 薄膜是一種物質(zhì)形態(tài)，其膜材十分廣泛，單質(zhì)元素、化合物或復(fù)合物，無機(jī)材料或有機(jī)材料均可制作薄膜。 ? 薄膜與塊狀物質(zhì)一樣，可以是非晶態(tài)的、多晶態(tài)的或單晶態(tài)的。其中無機(jī)薄膜的開發(fā)和應(yīng)用更是日新月異，十分引人注目。 ? 薄膜的性能多種多樣，有電性能、力學(xué)性能、光學(xué)性能、磁學(xué)性能、催化性能、超導(dǎo)性能等。 薄膜的應(yīng)用 薄膜在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用 ? 光學(xué)系統(tǒng)中使用的各種反射膜、增透膜、濾光片、分束鏡、偏振鏡等； ? 電子器件中用的薄膜電阻，特別是平面型晶體管和超大規(guī)模集成電路也有賴于薄膜技術(shù)來制造； ? 硬質(zhì)保護(hù)膜可使各種經(jīng)常受磨損的器件表面硬化，大大增強(qiáng)表面的耐磨程度； ? 在塑料、陶瓷、石膏和玻璃等非金屬材料表面鍍以金屬膜具有良好的美化裝飾效果，有些合金膜還起著保護(hù)層的作用； ? 磁性薄膜具有記憶功能，在電子計(jì)算機(jī)中作存儲(chǔ)記錄介質(zhì)而占有重要地位。納米粒子鑲嵌在另一基體材料中的顆粒膜就屬于第二類納米薄膜。 氣相法 ? 1. 真空蒸發(fā) 法 (源單層蒸發(fā)；單源多層蒸發(fā)；多源反應(yīng)共蒸發(fā) ) ? 2. 真空濺射法 磁控濺射，直流磁控測(cè)射（單靶 (反應(yīng) )濺射；多靶反應(yīng)共濺射：射頻磁控濺射 [單靶 (反應(yīng) )濺射；多靶反應(yīng)共濺射 ? 3. 離子束濺射 ? 4. 化學(xué)氣相沉積， 金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積 (MOCVD) ,熱解化學(xué)氣相沉積 (熱解 CVD),離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD),激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積(LCVD),波等離子體化學(xué)氣相沉積 (MWCVD) 液相法 ? 5. 溶膠 凝膠 (solgel法 ? 6. 電鍍法，化學(xué)鍍 ? 7 LB膜 ? 真空蒸發(fā)鍍膜 ： 在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā)，使其淀積在適當(dāng)?shù)谋砻嫔稀Ｗ畲蟮娜秉c(diǎn)就是材料的利用率極低（試料在籃狀蒸發(fā)源中以 立體角、在舟狀蒸發(fā)源中以立體角四散開來） ? 真空濺射鍍膜 ： 當(dāng)高能粒子 (電場(chǎng)加速的正離子 )打在固體表面時(shí)，與表面的原子、分子交換能量，從而使這些原子、分子飛濺出來，落在襯底上形成薄膜。 納米薄膜的獲得主要通過兩種途徑： ? (1)在非晶薄膜晶化的過程中控制納米結(jié)構(gòu)的形成，如采用共濺射方法制備 Si／ SiO2薄膜，在 700—900℃ 的 N2氣氛下快速退火獲得納米 Si顆粒； ? (2)在薄膜的成核生長(zhǎng)過程中控制納米結(jié)構(gòu)的形成，其中薄膜沉積條件的控制顯得特別重要，在濺射工藝中，高的濺射氣壓、低的濺射功率下易于得到納米結(jié)構(gòu)的薄膜。 氣相沉積的基本過程 (1)氣相物質(zhì)的產(chǎn)生 ? 一種方法是使沉積物加熱蒸發(fā)，這種方法稱為蒸發(fā)鍍膜；另一種方法是用具有一定能量的粒子轟擊靶材料，從靶材上擊出沉積物原子，稱為濺射鍍膜。在高真空度的情況下 (真空度 ≤102Pa)，沉積物與殘余氣體分子很少碰撞，基本上是從源物質(zhì)直線到達(dá)基片，沉積速率較快；若真空度過低，沉積物原子頻繁碰撞會(huì)相互凝聚為微粒，使薄膜沉積過程無法進(jìn)行，或薄膜質(zhì)量太差。根據(jù)凝聚條件的不同，可以形成非晶態(tài)膜、多晶膜或單晶膜。若用具有一定能量的離子轟擊靶材，以求改變膜層結(jié)構(gòu)與性能的沉積過程稱離子鍍。 4．連續(xù)薄膜 ? 在薄膜形成時(shí)，特別是在結(jié)合階段，島的取向會(huì)發(fā)生顯著的變化． ? 對(duì)形成外延膜，這種情況是相當(dāng)重要的．形成多晶膜的機(jī)理類似于外延膜，除了在外延膜中小島結(jié)合時(shí)必須相互有一定的取向以外． ? 發(fā)現(xiàn)在結(jié)合時(shí)有一些再結(jié)晶現(xiàn)象，以致在薄膜中的晶粒大于初始核間的距離． ? 即使基片處在室溫下，也有相當(dāng)?shù)脑俳Y(jié)晶發(fā)生，每個(gè)晶粒的大小包括有 100個(gè)或更多的起始核區(qū)． ? 由此可見，薄膜中的晶粒尺寸受控于核或島相互結(jié)合時(shí)的再結(jié)晶，而不僅是受控于起始核密度． ? 真空蒸發(fā)制膜 ? 在高真空中用加熱蒸發(fā)的方法使源物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣相，然后凝聚在基體表面的方法稱為蒸發(fā)制膜，簡(jiǎn)稱蒸鍍。 ? 基片設(shè)在蒸氣源的上方阻擋蒸氣流，蒸氣則在基片上形成凝固膜。 (2)蒸鍍方法 ? ①電阻加熱蒸鍍。 ? ②電子束加熱蒸鍍。 蒸發(fā)系統(tǒng) 轟擊電極工作架烘烤電極活動(dòng)擋板蒸發(fā)電極轟擊電極工作架烘烤電極轟擊電極工作架轟擊電極工作架烘烤電極活動(dòng)擋板蒸發(fā)電極活動(dòng)擋板蒸發(fā)電極熱蒸發(fā) 加熱絲、舟或坩堝 襯底架 玻璃鐘罩 真空泵 厚度監(jiān)控儀 充氣管道 反應(yīng)氣體管道 襯底 Plume 儀器 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 常用蒸發(fā)源 加熱絲 加熱舟 坩堝 盒狀源（ Knudsen Cell） 常用蒸發(fā)材料形態(tài) 蒸發(fā)源材料和鍍膜材料的選擇搭配原則 ? （ 1） 蒸發(fā)源有良好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)性質(zhì)不活潑，達(dá)到蒸發(fā)溫度時(shí)加熱器本身的蒸汽壓要足夠低。加熱器要有足夠大的熱容量。 ? （