第5章-無機(jī)薄膜材料與制備技術(shù)----展示頁
2024-08-31 00:10本頁面
【正文】 合。這些都是產(chǎn)生壓應(yīng)力 的原因。與薄膜相碰撞的高速粒子會(huì)把薄膜中的原子從陣點(diǎn)位置碰撞離位，并 進(jìn)入間隙 位置，產(chǎn)生 釘扎效應(yīng) （ pinning effect）。 ? 真空蒸鍍膜層的應(yīng)力值情況比較復(fù)雜。 ? 另一種是彎曲的結(jié)果使薄膜成為彎曲的 外側(cè) ，它使薄膜的某些部分與其他部分之間處于 壓縮狀態(tài) ，這種內(nèi)應(yīng)力稱為 壓應(yīng)力 。在這種情況下，幾乎對(duì)所有物質(zhì)的薄膜，基片都會(huì)發(fā)生 彎曲 。 ? 由于薄膜和襯底間不同的 熱膨脹系數(shù) 和 晶格失配 能夠把應(yīng)力引進(jìn)薄膜，或者由于金屬薄膜與襯底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在薄膜和襯底之間形成的金屬化合物同薄膜緊密結(jié)合，但有輕微的晶格失配也能把應(yīng)力引進(jìn)薄膜。固有應(yīng)力來自于薄膜中的缺陷，如位錯(cuò)。 ? 為增加附著力而沉積在中間的 過渡層薄膜 稱為 膠粘層 （ glue），合理地選擇膠粘層在薄膜的實(shí)際應(yīng)用是極為重要的。 ? Si、 Cr、 Ti、 W等易氧化（氧化物生成能大）物質(zhì)的薄膜都能比較牢固地附著。 ? 氧化物 具有特殊的作用。 ? 具有非常低表面能的材料容易和具有較高表面能的材料相濕潤。 ? 金屬是 高表面能 材料，而氧化物是 低表面能 材料。 費(fèi)米能級(jí) 是絕對(duì)零度時(shí)電子的最高能級(jí) . ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： ? ① 在金屬薄膜 玻璃基片系統(tǒng)中， Au薄膜的附著力最弱； ? ② 易氧化元素 的薄膜，一般說來附著力較大； ? ③在很多情況下，對(duì)薄膜 加熱 （沉積過程中或沉積完成之后），會(huì)使附著力以及附著能增加； ? ④基片經(jīng) 離子照射 會(huì)使附著力增加。此時(shí)，薄膜和基片之 間相互作用的 靜電力 F為： 022 ???F式中， ? 為界面上出現(xiàn)的電荷密度； 0? 為真空中的介電常數(shù)。用范德瓦耳斯力成功地解釋了許多附著現(xiàn)象。這種力是永久偶極子、感應(yīng)偶極子之間的作用力以及其他色散力的總稱。附著能對(duì)基片 薄膜間的距離微分，微分最大值就是 附著力 。 ? 基片和薄膜屬于不同種物質(zhì)，附著現(xiàn)象所考慮的對(duì)象是二者間的 邊界 和 界面。若考慮與薄膜膜面垂直的任一斷面，斷面兩側(cè)就會(huì)產(chǎn)生相互作用力，這種相互作用力稱為 內(nèi)應(yīng)力 。 （ 2） 薄膜和基片的粘附性 ? 薄膜是在基片之上生成的，基片和薄膜之間就會(huì)存在著一定的相互作用，這種相互作用通常的表現(xiàn)形式是 附著 （ adhesion）。 ? 像薄膜這種表面面積很大的固體，表面能級(jí)將會(huì)對(duì)膜內(nèi)電子輸運(yùn)狀況有很大的影響。 ? 在基片和薄膜之間還存在有一定的相互作用，因而就會(huì)出現(xiàn)薄膜與基片之間的 粘附性 和 附著力 問題，以及 內(nèi)應(yīng)力 的問題。 ? 由于薄膜材料的表面積同體積之比很大，所以表面效應(yīng) 很顯著，表面能、表面態(tài)、表面散射和表面干涉對(duì)它的物性影響很大。m左右。第四章 無機(jī)薄膜材料與制備技術(shù) 薄膜及其特性 ? 一、 薄膜的定義及其特性 ? 二、 薄膜材料的分類 ? 三、 薄膜的結(jié)構(gòu)特征與缺陷 ? 四、 薄膜和基片 一、 薄膜的定義及其特性 ? 什么是 “ 薄膜 ” （ thin film），多 “ 薄 ” 的膜才算薄膜？ ? 薄膜有時(shí)與類似的詞匯“涂層”（ coating）、“層”（ layer）、“箔”（ foil）等有相同的意義，但有時(shí)又有些差別。 ? 通常是把膜層無基片而能獨(dú)立成形的厚度作為薄膜厚度的一個(gè)大致的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定其厚度約在 1181。 m? 薄膜材料的特殊性 ? 同塊體材料相比，由于薄膜材料的厚度很薄，很容易產(chǎn)生 尺寸效應(yīng) ，就是說薄膜材料的物性會(huì)受到薄膜厚度的影響。 ? 在薄膜材料中還包含有大量的表面晶粒間界和缺陷態(tài)，對(duì) 電子輸運(yùn)性能 也影響較大。 （ 1） 表面能級(jí)很大 ? 表面能級(jí) 指在固體的表面，原子周期排列的連續(xù)性發(fā)生中斷，電子波函數(shù)的周期性也受到影響，把表面考慮在內(nèi)的電子波函數(shù)已由塔姆（ Tamm）在 1932年進(jìn)行了計(jì)算，得到了電子表面能級(jí)或稱塔姆能級(jí) 。尤其是對(duì) 薄膜半導(dǎo)體表面電導(dǎo) 和 場效應(yīng) 產(chǎn)生很大的影響，從而影響半導(dǎo)體器件性能。 ? 薄膜的一個(gè)面附著在基片上并受到 約束作用 ，因此薄膜內(nèi)容易產(chǎn)生應(yīng)變。 ? 附著和內(nèi)應(yīng)力是薄膜極為重要的 固有特征 。 ? 二者之間的相互作用能就是 附著能 ，附著能可看成是 界面能 的一種。 BABABAIIIIraaU??? 623 不同種物質(zhì)原子之間最普遍的相互作用是 范德瓦耳斯力 。 設(shè)兩個(gè)分子間的上述 相互作用能為 U，則 U可用下式表示： 式中， r為分子間距離； a為分子的極化率； I為分子的極化能；下標(biāo) A、 B分別表示 A分子和 B分子。 設(shè)薄膜、基片都是導(dǎo)體，而且二者的費(fèi)米能級(jí)不同， 由于薄膜的形成，從一方到另一方會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移， 在界面上會(huì)形成帶電的雙層。 要充分考慮這種力 對(duì)附著的貢獻(xiàn) 。 ? 一般來說， 表面能 是指建立一個(gè)新的表面所需要的能量。 ? 表面能的相對(duì)大小決定一種材料是否和另一種材料 相濕潤 并形成 均勻黏附層 。反之，如果淀積材料具有較高表面能，則它容易在具有較低表面能襯底上形成原子團(tuán)（俗稱 起球 ）。即使對(duì)一般的金屬來說不能牢固附著的塑料等基片上也能牢固
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