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《薄膜材料与薄膜技术》复习题 1. 薄膜材料与体材料的联系与区别。 1. 薄膜所用原料少，容易大面积化，而且可以曲面加工。例：金箔、饰品、太 阳能电池，GaN，SiC，Diamond 2. 厚度小、比表面积大，能产生许多新效应。如： 极化效应、表面和界面效 应、耦合效应等。 3. 可以获得体态下不存在的非平衡和非化学计量 比结构。如：Diamond: 工业 合成, 2000℃，5.5 万大气压, CVD 生长薄膜:常压，800 度.Mgx Zn1-x O: 体相 中Mg 的平衡固溶度为 0.04, PLD 法生长的薄膜中，x 可 0~1. 4. 容易实现多 层膜，多功能 薄膜。如：太 阳能电池、超 晶格： GaAlAs/GaAs 5. 薄膜和基片的粘附性， 一般由范德瓦耳斯力、静电力、表面能（浸润）和 表面互扩散决定。范德瓦耳 2. 真空度的各种单位及换算关系如何？  1pa=1N/m2 5 (1atm)≈1.013×10Pa(帕)  1Torr≈1 / 760atm≈1mmHg  1Torr≈133Pa≈102 Pa  1bar = 0.1MPa 3. 机械泵、扩散泵、涡轮分子泵和低温泵的工作原理是什么？ 旋片式机械泵 工作过程： 1. 气体从入口进入转子和定子之间 2. 偏轴转子压缩空气并输送到出口 3. 气体在出口累积到一定压强，喷出到大气 工作范围及特点： -3 Atmosphere to 10 torr 耐用，便宜 由于泵的定子、转子都浸入油中，每周期都有油进入容器，有污染。 要求机械泵油有低的饱和蒸汽压、一定润滑性、黏度和高稳定性。 油扩散泵 1. 加热油从喷嘴高速喷出，气体分子与油分子碰撞实现动量转移，向出 气口运动，或溶入油中，油冷凝后，重新加热时，排出溶入的气体，并 由出气口抽出； 2. 需要水冷，前级泵 -3 -7 -9 3. 10 to 10 Torr (to 10 Torr，液氮冷阱) 优点： 耐用、 成本低，抽速快 无震动和声音 缺点： 油污染 涡轮分子泵特点： 1. 气体分子被高速转动的涡 轮片撞击，向出口运动 2.多级速度：30,000-60,000 rpm.转子的切向速度与分子运动速率相当 -10 3. Atmosphere to 10 Torr 4. 启动和关闭很快 5. 无油，有电磁污染 6. 噪声大、有振动、比较昂贵. 低温泵（Cryopump）特点： 1.利用 20K 以下的低温表面来凝聚气体分子实现抽气，是目前最高极限真空的 抽气泵； 2.可对各种气体捕集，凝结在冷凝板上，所以工作一段时间后必须对冷凝板加 热“再生”； 3. “再生”必须彻底； 4. 加热“再生”温度 200 °C 烘烤除去吸附的气体 5. 无油污染； 6. 制冷机式低温泵运作成本低， 较常采用。 4. 为什么薄膜的主要PVD 制备技术要在真空中完成？ 真空的特点是a 气体分子的平均自由程大 b 单位面积上分子与固体表面碰撞的频率小 c 气体分子密度低 剩余气体对沉积膜的掺杂 想要得到高纯度的薄膜，就必须尽量在较高真空度的环境下，或是在不会与 薄膜材料产生反应的氩气等的惰性气体中进行。 e 改变反应进程 薄膜要求密致，纯度高，针孔小，然后真空可以提高沉积速率，降低对薄膜的 污染 5. 哪些是有油真空泵，哪些是无油真空泵？无油泵有哪些主要点？ 机械泵和扩散泵是有油泵，涡轮分子泵，罗兹泵，离子泵，钛升华泵无有油， 6. 叙述热偶规、电离规测量真空度的原理和使用必须的注意事项。 7. 什麽是CVD 和PVD 薄膜制备技术？ 8. CVD 过程自由能与反应平衡常数的过程判据是什么？ 9. 写出CVD 沉积Si、SiO 、Si N 、GaAs 薄膜的反应方程？各采用什么类型的 2 3 4 CVD 装置？ 10. CVD 薄膜沉积的必要条件是什么？ 11. 说出APCVD