1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1 真空環(huán)境的劃分：低真空（> 102Pa）；中真空（102 10-1Pa）；高真空（10-110-5Pa）；超高真空（< 10-5Pa）真空蒸發(fā)沉積：高真空和超高真空（<10-3 Pa）濺射沉積：中、高真空（10-210Pa）低壓化學(xué)氣相沉積：中、低真空（10100Pa）電子顯微分析：高真空材料表面分析：超高真空2 為了獲得高真空蒸發(fā)系統(tǒng)，通常采用旋片式機(jī)械泵和渦輪分子泵兩級(jí)真空泵聯(lián)用，其中與真空室直接相連的是渦輪分子泵。真空泵的原理和適用范圍： 旋片式機(jī)械真空泵（輸運(yùn)式真空泵）：依靠安置在偏心轉(zhuǎn)子中的可以滑進(jìn)滑出的旋片將氣體隔離、壓縮，然后排出泵

2、體之外。>10-1Pa 渦輪分子泵（輸運(yùn)式真空泵）：高速旋轉(zhuǎn)的葉片將動(dòng)量傳給氣體分子，并使其向特定方向運(yùn)動(dòng)。10-81Pa 濺射離子泵（捕獲式真空泵）：高壓下電離的氣體分子撞擊Ti陰極，濺射出大量活性很高的Ti原子，以吸附或化學(xué)反應(yīng)的形式捕獲大量氣體分子。10-810-5Pa真空規(guī)測(cè)量氣壓的范圍： 熱偶真空規(guī)和皮拉尼真空規(guī)（相對(duì)真空計(jì)）10-2102Pa 電離真空規(guī)（相對(duì)真空計(jì)）10-710-2Pa 薄膜真空規(guī)（絕對(duì)真空計(jì)）10-3105Pa3 氣體流動(dòng)狀態(tài)的劃分：（克努森準(zhǔn)數(shù)，D是氣體容器的尺寸，是平均自由程）分子流狀態(tài)（Kn<1）；過渡狀態(tài)（Kn1100）；粘滯流狀態(tài)（Kn&g

3、t;100）4 概念。平均自由程：氣體分子在兩次碰撞的間隔時(shí)間里走過的平均距離。通量：氣體分子對(duì)于單位面積表面的碰撞頻率。流導(dǎo)：真空管路中氣體的通過能力。平衡蒸氣壓：一定溫度下，蒸發(fā)氣體與凝聚相平衡過程中所呈現(xiàn)的壓力。形核率：?jiǎn)挝幻娣e上，單位時(shí)間內(nèi)形成的臨界核心的數(shù)目?；瘜W(xué)氣相淀積：利用氣態(tài)先驅(qū)反應(yīng)物，通過原子、分子間化學(xué)反應(yīng)的途徑生成固態(tài)薄膜。物理氣相淀積：利用某種物理過程，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)原子從源物質(zhì)到薄膜的可控轉(zhuǎn)移的過程。陰影效應(yīng)：蒸發(fā)的物質(zhì)被障礙物阻擋而不能沉積到襯底上。濺射：離子轟擊物質(zhì)表面，并在碰撞過程中發(fā)生能量與動(dòng)量的轉(zhuǎn)移，將物質(zhì)表面原子激發(fā)出來的過程。濺射法：將被電場(chǎng)加速后具有一定動(dòng)能

4、的離子引向靶電極，與靶表面原子碰撞使之濺射出來，濺射原子能夠沿一定方向射向襯底并沉積下來。 等離子體鞘層：等離子體相對(duì)器壁會(huì)呈正電性，在等離子體和壁之間的非電中性薄層稱為鞘層。彈性碰撞：參加碰撞的粒子的總動(dòng)能和總動(dòng)量保持不變，并且不存在粒子內(nèi)能的變化。濺射產(chǎn)額：被濺射出來的原子數(shù)與入射離子數(shù)之比。（衡量濺射過程效率的參數(shù)）靶材的中毒：隨著活性氣體壓力的增加，靶材表面可能形成一層相應(yīng)的化合物，導(dǎo)致濺射和薄膜沉積速率降低。等離子體輔助化學(xué)氣相沉積（PECVD）：在低壓化學(xué)氣相沉積過程進(jìn)行的同時(shí)，利用輝光放電等離子體對(duì)沉積過程施加影響。5 對(duì)元素蒸發(fā)速率影響最大的因素是蒸發(fā)源所處的溫度。當(dāng)環(huán)境中元素

5、分壓小于平衡蒸氣壓時(shí)，就發(fā)生元素的凈蒸發(fā)。6 濺射法工作于氣體的異常輝光放電階段，這一放電階段等離子存在的區(qū)域?yàn)槊娣e較大、分布較均勻。濺射法使用最廣泛的濺射氣體為Ar。對(duì)于金屬材料可采用直流或射頻濺射法，對(duì)非金屬材料可采用射頻濺射法。在濺射系統(tǒng)中，可以在進(jìn)樣室通過反濺對(duì)襯底進(jìn)行預(yù)處理，通常采用射頻濺射，對(duì)置于陰極的襯底進(jìn)行反濺。電弧蒸發(fā)法工作于氣體的弧光放電階段7 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)基本原則：確保真空管路的流導(dǎo)C大于真空泵的理論抽速Sp。利用理論抽速為Sp的真空泵通過流導(dǎo)為C的管路抽除真空容器中的氣體（C=2Sp），則真空容器出口處的實(shí)際抽速S最大為 2/3 Sp ，最小為0。實(shí)際抽速最大值：

6、8 制備完整單晶薄膜的沉積條件是較高的沉積溫度和較低的氣相過飽和度，其生長(zhǎng)模式為層狀生長(zhǎng)模式。外延生長(zhǎng)（在完整的單晶襯底上延續(xù)生長(zhǎng)單晶薄膜）條件：較高的襯底溫度和較低的沉積速率。9 熔結(jié)過程中原子的擴(kuò)散機(jī)制有兩種，即體擴(kuò)散機(jī)制和表面擴(kuò)散機(jī)制。其中表面擴(kuò)散機(jī)制對(duì)熔結(jié)過程的貢獻(xiàn)更大一些。10 合金組元蒸發(fā)速率之比：pA：合金中A的平衡蒸氣壓； pA(0)：純組元A的平衡蒸氣壓；xA：合金中A的摩爾分?jǐn)?shù)；AA的活度系數(shù)；MA：A的相對(duì)原子質(zhì)量。注意A和B的位置11 點(diǎn)蒸發(fā)源襯底上沉積物的質(zhì)量密度：面蒸發(fā)源襯底上沉積物的質(zhì)量密度：襯底表面法線與空間角方向間的偏離角度：平面蒸發(fā)源法線與接收平面中心和平面

7、源中心連線之間的夾角r：襯底與蒸發(fā)源距離Me：蒸發(fā)物質(zhì)總量膜厚：最大膜厚點(diǎn)蒸發(fā)源的膜厚分布：面蒸發(fā)源的膜厚分布：厚度均勻性的改善方法： 加大蒸發(fā)源到襯底的距離 轉(zhuǎn)動(dòng)襯底 面蒸發(fā)源和襯底表面置于同一個(gè)圓周上（同時(shí)需要沉積的樣品較多、尺寸較小時(shí)）12 真空蒸發(fā)裝置按蒸發(fā)源的加熱原理可分為：電阻式蒸發(fā)*、電子束蒸發(fā)*、電弧蒸發(fā)、激光蒸發(fā)*、空心陰極蒸發(fā)。13 等離子體鞘層及其電位分布：14 輝光放電屬于非彈性碰撞。電子將大部分能量轉(zhuǎn)移給其他質(zhì)量較大的粒子，引起其激發(fā)或電離。15 濺射產(chǎn)額的影響因素：入射離子能量；入射離子種類和被濺射物質(zhì)種類；離子入射角度；靶材溫度。濺射閾值：只有當(dāng)入射離子能量超過一

8、定的閾值以后，才能濺射。16 主要濺射方法有：直流濺射*；射頻濺射*；磁控濺射*；反應(yīng)濺射；離子束濺射。其他PVD方法：離子鍍*（結(jié)合蒸發(fā)與濺射技術(shù)）；反應(yīng)蒸發(fā)沉積；離子束輔助沉積；離化團(tuán)束沉積；等離子體浸沒式離子沉積。17 蒸發(fā)法：被蒸發(fā)物質(zhì)多處于熔融狀態(tài)，本身會(huì)發(fā)生擴(kuò)散、對(duì)流，表現(xiàn)出很強(qiáng)的自發(fā)均勻化的傾向。濺射法：靶物質(zhì)的擴(kuò)散能力弱。由于濺射產(chǎn)額差別造成的靶材表面成分的偏離很快就會(huì)使靶材表面成分趨于某一平衡成分，從而在隨后的濺射過程中實(shí)現(xiàn)一種成分的自動(dòng)補(bǔ)償效應(yīng)。濺射沉積法的主要特點(diǎn)： 沉積原子的能量較高，因此薄膜的組織更致密、附著力也可以得到顯著改善； 制備合金薄膜時(shí)，其成分的控制性能好；

9、 濺射的靶材可以是極難熔的材料。濺射法可以方便地用于高熔點(diǎn)物質(zhì)的薄膜制備。 可利用反應(yīng)濺射技術(shù)，從金屬元素靶材制備化合物薄膜。 被沉積原子攜帶一定能量，有助于改善薄膜的覆蓋能力，降低薄膜表面的粗糙度。18 電子束蒸發(fā)、磁控濺射的原理；射頻濺射的原理。19 化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的類型： 熱解反應(yīng)。氫化物、羰基化合物和有機(jī)金屬化合物。多晶Si、非晶Si和Ni薄膜的沉積。 還原反應(yīng)。鹵化物、羰基化合物、鹵氧化物等。 單晶Si薄膜的外延、難熔金屬W、Mo薄膜的制備。 氧化反應(yīng)。SiO2薄膜的沉積。 置換反應(yīng)。反應(yīng)先驅(qū)物以氣態(tài)存在且具有反應(yīng)活性。各種碳、氮、硼化物的沉積。 岐化反應(yīng)。漂白粉的制備、Ge薄膜和

10、其他金屬的沉積 氣相輸運(yùn)。利用升華和冷凝的可逆過程實(shí)現(xiàn)氣相沉積。CVD方法的共同特點(diǎn)：反應(yīng)式總可以寫成aA(g) + bB(g) cC(s) + dD(g)的形式，即由一個(gè)固相和幾個(gè)氣相組成反應(yīng)式；這些反應(yīng)往往是可逆的。20 熱力學(xué)分析：預(yù)測(cè)化學(xué)氣相沉積過程的方向與限度。動(dòng)力學(xué)分析：預(yù)測(cè)化學(xué)氣相沉積過程發(fā)生的速度，及它在有限時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行的程度。21 化學(xué)氣相沉積制備薄膜主要過程：氣相輸運(yùn)和氣相反應(yīng)；氣相擴(kuò)散；表面吸附；表面化學(xué)反應(yīng)；表面擴(kuò)散；表面解吸附。制備薄膜的兩個(gè)重要參數(shù)：氣相反應(yīng)物的過飽和度和沉積溫度。CVD裝置的基本部分：反應(yīng)氣體和載氣的供給和計(jì)量裝置；必要的加熱和冷卻系統(tǒng)；反應(yīng)產(chǎn)物

11、氣體的排出裝置或真空系統(tǒng)。反應(yīng)體系的要求：在沉積溫度下，反應(yīng)物必須有足夠高的蒸汽壓，以保證能以適當(dāng)?shù)乃俣缺灰敕磻?yīng)室；反應(yīng)產(chǎn)物除了所需要的沉積物為固態(tài)薄膜之外，其他反應(yīng)產(chǎn)物必須是揮發(fā)性的；沉積薄膜本身必須具有足夠低的蒸汽壓，基體材料的蒸汽壓也必須足夠低。22 化學(xué)氣相沉積裝置：高溫和低溫CVD裝置*、激光輔助CVD裝置*、低壓CVD （LPCVD）裝置、等離子體輔助CVD（PECVD）裝置*、金屬有機(jī)化合物CVD（MOCVD）裝置23 薄膜的生長(zhǎng)過程：新相的形核階段：氣態(tài)的原子或分子凝聚到襯底表面，擴(kuò)散遷移形成晶核，晶核結(jié)合其他吸附的氣相原子逐漸長(zhǎng)大形成小島。薄膜的生長(zhǎng)階段：小島階段；聚結(jié)階段

12、；溝道階段；連續(xù)薄膜階段。三種生長(zhǎng)模式：島狀生長(zhǎng)模式（浸潤(rùn)性較差）、層狀生長(zhǎng)模式（浸潤(rùn)性很好）、層狀島狀生長(zhǎng)模式。24 新相形核過程的類型：自發(fā)形核：整個(gè)形核過程完全是在相變自由能的推動(dòng)下進(jìn)行的。非自發(fā)形核：除了有相變自由能作推動(dòng)力之外，還有其他的因素幫助新相核心生成。25 核心的三種吞并機(jī)制：奧斯瓦爾多吞并過程、熔結(jié)過程、原子團(tuán)的遷移。26 薄膜厚度的測(cè)量方法有光學(xué)測(cè)量法和機(jī)械測(cè)量法。27 薄膜結(jié)構(gòu)按所研究的尺度范圍分為三個(gè)層次：薄膜的宏觀形貌；薄膜的微觀形貌；薄膜的顯微組織。28 表征圖及作用（a）模糊一片（b）energy、intensity（c）degree（d）有具體數(shù)字 SEM X

13、PSXRD HRTEM表面形貌分析 成分分析結(jié)構(gòu)分析元素 物相分析計(jì)算題試計(jì)算通過熱蒸發(fā)法和濺射法，如何得到成分為80%Cu-20%Al（摩爾分?jǐn)?shù)）的合金薄膜。 已知：蒸發(fā)溫度為1350K， Cu的平衡蒸汽壓為2×10-4Pa，Al的平衡蒸汽壓為10-3Pa；濺射離子為Ar+，元素濺射產(chǎn)額：S(Cu)=17，S(Al)=13。 （提示：Al 和Cu在合金中的活度系數(shù)可近似認(rèn)為等于1。）答：（1）熱蒸發(fā)法：為了獲得80%Cu-20%Al的合金薄膜，兩種元素的蒸發(fā)速率比應(yīng)為， （2分）即，（4分）解得，推導(dǎo)可得 （2分）因此，使用成分為96.85%Cu-3.15%Al（摩爾分?jǐn)?shù)）的靶材作

14、為蒸發(fā)源，可獲得80%Cu-20%Al（摩爾分?jǐn)?shù)）的合金薄膜。 （2分）（2）濺射法：由于Cu的濺射產(chǎn)額較高，隨著濺射的進(jìn)行，靶材表面Cu的含量將逐漸降低。（1分）使用成分為80%Cu-20%Al（摩爾分?jǐn)?shù)）的靶材作為濺射靶，預(yù)濺射一定時(shí)間，靶材表面Cu、Al的原子比將變?yōu)?80×1320×17 ，即75.37%Cu-24.63%Al（摩爾分?jǐn)?shù)）時(shí)，（2分）此時(shí)開始正式濺射，兩種元素濺射速率之比為 80×13×1720×17×13 ，即80/20，因此可獲得成分為80%Cu-20%Al的合金薄膜。（2分）推導(dǎo)及計(jì)算題石英晶體振蕩器法工作原理 ：石英晶體片的固有振動(dòng)頻率隨