薄膜物理与技术复习资料(2)

化学输运反应：将薄膜物质作为源物质（无挥发性物质），借助适当的气体介质与之反应而形成气态化合物，这种气态化合物经过化学迁移或物理输运到与源区温度不同的沉积区，在基片上再通 T = T1 T2过逆反应使源物质重新分解出来，这种反应过程称为化学输运反应。 特点： 不能太大；平衡常数KP接近于1。 5.CVD的必要条件？

1.在沉积温度下，反应物具有足够的蒸气压，并能以适当的速度被引入反应室； 2.反应产物除了形成固态薄膜物质外，都必须是挥发性的； 3.沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压， 6.什么是冷壁CVD？什么是热壁CVD？特点是什么？

冷壁CVD：器壁和原料区都不加热，仅基片被加热，沉积区一般采用感应加热或光辐射加热。缺点是有较大温差，温度均匀性问题需特别设计来克服。适合反应物在室温下是气体或具有较高蒸气压的液体。

热壁CVD：器壁和原料区都是加热的，反应器壁加热是为了防止反应物冷凝。管壁有反应物沉积，易剥落造成污染。 7.什么是开管CVD？什么是闭管CVD？特点是什么？

开口CVD的特点：能连续地供气和排气； 反应总处于非平衡状态；在大多数情况下，开口体系是在一个大气压或稍高于一个大气压下进行的；开口体系的沉积工艺容易控制，工艺重现性好，工件容易取放，同一装置可反复多次使用；有立式和卧式两种形式。

闭管法的优点：污染的机会少，不必连续抽气保持反应器内的真空，可以沉积蒸气压高的物质。缺点：材料生长速率慢，不适合大批量生长，一次性反应器，生长成本高；管内压力检测困难等。关键环节：反应器材料选择、装料压力计算、温度选择和控制等。 8.什么是低压CVD和等离子CVD？

低压CVD：气相输运和反应。低压下气体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的质量传输速率加快，形成薄膜的反应速率增加。 等离子CVD：等离子体参与的利用在等离子状态下粒子具有的较高能量，使沉积温度降低化学气相沉积称为等离子化学气相沉积。 第七章

1.薄膜形成的基本过程描述？

薄膜形成分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程。 2.什么是凝聚？入射原子滞留时间、平均表面扩散时间、平均扩散距离的概念？ 凝聚：吸附原子结合成原子对及其以后的过程

入射原子滞留时间：入射到基体表面的原子在表面的平均滞留时间 a与吸附能Ed之间的关系为 a

0exp(Ed/kT)

平均表面扩散时间：吸附原子在一个吸附位置上的停留时间称为平均表面扩散时间，用 D表示。它和表面扩散能ED之间的关系是 D平均扩散距离：吸附原子在表面停留时间经过扩散运动所移动的距离（从起始点到终点的间隔）称为平均表面扩散时间，并用

0'exp(ED/kT)。

x表示，它与吸附能Ed和扩散能ED

之间的关系为

x a0exp Ed ED /kT

3.什么是捕获面积？对薄膜形成的影响？ 捕获面积：吸附原子的捕获面积

当 S 时，每个吸附原子的捕获面积内只有一个原子，故不能形成原子对，也不能产生凝结。当 S 2 时，发生部分凝结。平均每个吸附原子的捕获面积内有一个或两个吸附原子，可形成1

原子对或三原子团。在滞留时间内，一部分吸附原子有可能重新蒸发掉。当 时，每个吸附原子的捕获面积内至少有两个吸附原子。可形成原子对或更大的原子团，从而达到完全凝结。 4.凝聚过程的表征方法？

SD Nno

1 S 2

凝结系数（单位时间内，完全凝结的气相原子数与入射到基片表面上的总原子数之比）、粘附系数（单位时间内，再凝结的气相原子数与入射到基片表面上的总原子数之比）、热适应系数（表征入射气相（或分子）与基体表面碰撞时相互交换能量的程度的物理量称为热适应系数）。 5.核形成与生长的物理过程。

岛状生长模式、层状生长模式、层岛混合模式

6.核形成的相变热力学和原子聚集理论的基本内容？

认为薄膜形成过程是由气相到吸附相、再到固相的相变过程，其中从吸附相到固相的转变是在基片表面上进行的。

原子聚集理论将核（原子团）看作一个大分子聚集体，用其内部原子之间的结合能或与基片表面原子之间的结合能代替热力学理论中的自由能。 7.什么是同质外延、异质外延？晶格失配度？

外延工艺是一种在单晶衬底的表面上淀积一个单晶薄层的方法。如果薄膜与衬底是同一种材料该工艺被称为同质外延，常被简单地称为外延。 如果薄膜与衬底不是同一种材料该工艺被称为异质外延，常被简单地称为外延。

晶格失配度若沉积薄膜用的基片材料的晶格常数为a，薄膜材料的晶格常数为b，在基片上外延生长薄膜的晶格失配数m可用下式表示m

b aa

。

E

R A exp D

设沉积速率为 R ，基片温度为 T ， kT 薄膜生长速率要小于吸附原子

8..形成外延薄膜的条件？

在基片表面上的迁移速率；提高温度有利于形成外延薄膜 第八章

1.薄膜结构是指哪些结构？其特点是哪些？

薄膜的结构按研究对象不同分为组织结构、晶体结构、表面结构。

（1）组织结构是指薄膜的结晶形态，包括无定形结构、多晶结构、纤维结构、单晶结构。无定形结构：结构特性：近程有序、长程无序；不具备晶体的性质；亚稳态。晶界上存在晶格畸变；界面能：界面移动造成晶粒长大和界面平直化；空位源：杂质富集；纤维结构薄膜是指晶粒具有择优取向的薄膜

（2）晶体结构：多数情况下，薄膜中晶粒的晶格结构与体材料相同，只是晶粒取向和晶粒尺寸不同，晶格常数也不同。薄膜材料本身的晶格常数与基片材料晶格常数不匹配； 薄膜中有较大的内应力和表面张力。

（3）表面结构：薄膜表面形成过程，由热力学能量理论，薄膜表面平化；晶粒的各向异性生长，薄膜表面粗化；低温基片上，薄膜形成多孔结构。 2.蒸发薄膜微观结构随温度变化如何改变？

低温时，扩散速率小，成核数目有限，形成不致密带有纵向气孔的葡萄结构；随着温度升高，扩散速率增大，形成紧密堆积纤维状晶粒然后转为完全之谜的柱状晶体结构；温度再升高，晶粒尺寸随凝结温度升高二增大，结构变为等轴晶貌； 3.薄膜的主要缺陷类型及特点？

薄膜的缺陷分为：点缺陷（晶格排列出现只涉及到单个晶格格点，典型构型是空位和填隙原子，点缺陷不能用电子显微镜直接观测到，点缺陷种类确定后，它的形成能是一个定值）、位错（在薄膜中最常遇到，是晶格结构中一种“线性”不完整结构，位错大部分从薄膜表面伸向基体表面，并在位错周围产生畸变）、晶格间界（薄膜由于含有许多小晶粒，故晶粒间界面积比较大）和层错缺陷（由原子错排产生，在小岛间的边界处出现，当聚合并的小岛再长大时反映层错缺陷的衍射衬度就会消失）。 4.薄膜的主要分析方法有哪些？基本原理是什么？

（1）X射线衍射法。利用X射线晶体学，X射线束射到分析样品表面后产生反射，检出器收集反射的X射线信息，当入射X射线波长 、样品与X射线束夹角 、及样品晶面间距d满足布拉格方程2dsin

n ，检测器可检测到最大光强。

（2）电子衍射法。在透射电子显微镜下观察薄膜结构同时进行电子衍射分析，电子束波长比特征X射线小得多，利用L Rd，求出晶格面间距。

c/ K(Z )，只要

（3）扫描电子显微镜分析法。将样品发射的特征X射线送入X射线色谱仪或X射线能谱仪进行化学成分分析，特征X射线波长 和原子序数Z满足莫塞莱 …… 此处隐藏：2678字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……