薄膜材料物理--第一章薄膜的形成-閱讀頁
2025-01-22 07:52本頁面
【正文】 連續(xù)薄膜 第二講 第一章薄膜的形成 ① 小島階段 — 成核和核長大 透射電鏡觀察：大小一致 (23nm)的核突 然出現(xiàn) .平行基片平面的兩維大于垂直方向 的第三維。 小島成核 核長大 結(jié)合 孔洞 連續(xù)膜 溝道 第二講 第一章薄膜的形成 ② 結(jié)合階段 兩個圓形核結(jié)合時間小于 ,并且結(jié)合后增大了高度，減少了在基片所占的總面積。核結(jié)合時的傳質(zhì)機理是體擴(kuò)散和表面擴(kuò)散（以表面擴(kuò)散為主）以便表面能降低。在結(jié)合之初，為了降低表面能，新島的面積減少，高度增加。 第二講 第一章薄膜的形成 ③ 溝道階段 圓形的島在進(jìn)一步結(jié)合處，才繼續(xù)發(fā)生大的變形→ 島被拉長，從而連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜，在這種結(jié)構(gòu)中遍布不規(guī)則的窄長溝道，其寬度約為 520nm，溝道內(nèi)發(fā)生三次成核，其結(jié)合效應(yīng)是消除表面曲率區(qū)，以使生成的總表面能為最小。溝道內(nèi)二次或三次成核并結(jié)合，以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生長 → 連續(xù)薄膜 第二講 第一章薄膜的形成 167。 類無定形結(jié)構(gòu) — 極其微小的 (2nm)晶粒且無規(guī)則排列。 ※ 多晶結(jié)構(gòu) — 無規(guī)取向的微晶組成，晶粒 10100nm 低熔點金屬薄膜。 單重纖維結(jié)構(gòu) — 各微晶只在一個方向擇優(yōu)取向。 各種壓電微晶薄膜。 ※※ 單晶結(jié)構(gòu) — 多在外延中形成。 在一定條件下，薄膜的組織結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化， 如：從無序到多晶態(tài)。 第二講 第一章薄膜的形成 晶體結(jié)構(gòu) ? 大多數(shù)情況下，薄膜中微晶的晶體結(jié)構(gòu)與塊材的相同，只是晶粒取向和晶粒尺寸可能不同于塊材。 薄膜中有較大的內(nèi)應(yīng)力和表面張力。 af— 薄膜原材料的晶格常數(shù)； as— 基片原材料的晶格常數(shù)。 當(dāng)晶格常數(shù)相差百分比 (af as)/af12% → 靠晶格畸變已經(jīng)達(dá)不到匹配，只能靠 棱位錯來調(diào)節(jié)。 半球形晶粒 r 第二講 第一章薄膜的形成 表面結(jié)構(gòu) ? 薄膜應(yīng)保持盡可能小的表面積（ → 理想平面 ） → 使總能量最低。 入射原子沖擊基片后，在其表面做擴(kuò)散運動 → 表面遷移，這在某種程度上，薄膜表面的谷或峰 削平，表面積減小，表面能降低。 d↑( 用吸附 CO、 H2可測出表面積 )時，表面積隨膜厚成線性增大，表示薄膜是多孔結(jié)構(gòu)（有較大的內(nèi)表面）。 在基片溫度較低的情況下，特別易于出現(xiàn)這種 結(jié)構(gòu)，這是因為入射原子在基片上難以運動和重排。 薄膜中的缺陷 ? 薄膜初始階段，很小的小島是完美的單晶。缺陷密度 10141015/m2。 ②基片與薄膜的晶格參數(shù)不同，兩島間將有不匹配的位移。用電鏡 → 發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)位錯是在溝道 (網(wǎng)狀 )和孔洞階段產(chǎn)生的。位錯環(huán)長 1030nm，環(huán)密度約 1020/m2 ? 蒸發(fā)薄膜中，可形成大量空位，因為： ①一個入射原子進(jìn)入薄膜晶格時的等效溫度比基片溫度高得多； ②金屬薄膜迅速凝結(jié)而成，淀積的原子層還未能與基片達(dá)到熱平衡，即被新層所覆蓋 → 許多空位陷入膜中。 ? 未溶解的位錯環(huán) 、 空位聚集體 、 雜質(zhì)原子聚集體 ，T↑→ 點缺陷的移動能力大 → 空位和間隙原子移到膜表面失 T↓→ 點缺陷的移動能力小 → 點缺陷聚集而成的疵點 。晶粒尺寸依從于淀積條件和退火溫
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1