薄膜制备与应用复习提纲.docx

薄膜制备与应用复习提纲 一、名词解释 固体薄膜：利用特殊的技术手段，人为制得、某一维尺度显著小于另外两维尺度的、具有特定性能和用途的材料。 等离子体温度：等离子体处于热平衡状态时的温度，称为等离子体温度Tg。在真空电弧等离子体内主要存在两种热力学体系：一是电子气温度Te；另一是重粒子气温度rg。 等离子体密度：等离子体中电子和离子的密度相等时的密度值称等离子体密度。 低温等离子体：低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。粒子温度范围为3×102～105K的等离子体称为低温等离子体。 热等离子体：热等离子体是指重粒子温度在3×103～105K范围，各种粒子成分间基本上达到热力学平衡时的电离气体。 等离子体鞘层：指在器壁和等离子体之间存在的空间电位区间。因电子与离子具有不同的速度而形成所谓的等离子体鞘层，任何位于等离子体中或其附近的物体的外侧将伴随有正电荷的积累。 等离子振荡：等离子体中的电子在自身惯性作用和正负电荷分离所产生的静电恢复力的作用下发生的简谐振荡。 在可以忽略电子热运动的冷等离子体中，这种振荡不向外传播，不会形成波动。在热等离子体中，即电子热运动的影响不可忽略时，这种振荡会形成纵波，称为朗缪尔波，它是电子密度的疏密波。 德拜长度：它表征了在等离子体和其他导体中运动带电体（如电子）对于电场屏蔽的尺度。换言之，德拜半径就是电荷能够起作用的最远的距离。通常所说的“德拜球”就是以德拜长度为半径的球体，它表示了一个球体范围，在该球体范围以外电荷都是被屏蔽的。 PVD：物理气相沉积。PVD是利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。 真空蒸发：在真空室中加热蒸发容器中原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到衬底表面凝结形成固体薄膜的方法。 蒸发速率：单位时间内单位面积上蒸发出来的蒸气的质量称为蒸发速率。 阴影效应：蒸发出来的物质将被障碍物阻挡而不能沉积到衬底上的现象。 溅射：利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质做成的靶电极，并将靶表面原子溅射出来的过程。 溅射产额：被溅射出来的物质的总原子数与入射离子数之比。 PLD：脉冲激光沉积，使用脉冲激光束聚焦到靶材表面，使靶材蒸发沉积在基体上成膜。 CVD：化学气相沉积，利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。 热CVD：传统的CVD技术依赖于较高的衬底温度实现气相物质间的化学反应与薄膜的沉积，因而可以称之为热CVD技术。 等离子体CVD：在CVD过程中，利用等离子体对沉积过程施加影响的技术，称PECVD。 光CVD：用光能激发反应气体，使其分解，在基片上淀积成膜。 MOCVD：金属有机化合物化学气相沉积，晶体生长源材料以热分解反应方式在衬底上进行气相外延、生长薄层单晶材料的方法。 二、填空题 1、薄膜的组织结构：非晶薄膜、多晶薄膜、单晶薄膜 2、薄膜的缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷 3、1 Torr =133 Pa； 1 bar = 105 Pa； 1 atm= 0.1 MPa 高真空：10－1～10－5 Pa； 超高真空：＜10－5 Pa 中真空： 102～10－1 Pa； 低真空： ＞102 Pa 4、若定义克努森数Kn为气体分子平均自由程与容器大小的比，则分子流对应的克努森数Kn ＜1 ，而粘滞流时对应的Kn ＞110 。过渡状态：Kn=1~110。 5、在高频等离子体装置中，常用的放电电源的频率为 13.56M Hz。 三、论述题 1、表面效应对薄膜性能的影响？ 答：由于表面散射的存在，薄膜厚度越小薄膜电导率越低（薄膜材料比表面很大，表面对电子输运现象影响巨大）；薄膜材料的熔点普遍低于块体材料的熔点。 2、列举三种常用的真空泵，并给出相应的使用环境和所能达到的极限真空度。 答：①旋片式机械真空泵：极限真空度可达10－1 Pa，可以单独使用在不介意油污染的场合，也常被用做真空系统的前级真空泵，与其他种类的真空泵配合使用。 ②罗茨真空泵：极限真空度可达10－2 Pa，适用压力范围是在0.1～1000Pa之间，一般总与旋片式机械真空泵串联成真空泵机组使用。 ③涡轮分子泵：极限真空度可达10－8 Pa的数量级，适用压力范围在1～10－8 Pa之间，使用中多用旋片式机械泵作为其前级泵，且多使用在需要严格限制油蒸气污染的高真空系统之中。 3、给出两种测量真空度的方法并加以比较。 答：①热偶真空规测量法（低真空时常用的测量手段）：在热偶真空规中，将作为热丝的铂丝悬起并在其中通过恒定