薄膜物理与技术

薄膜物理与技术第⼀章

1、真空：低于⼀个⼤⽓压的⽓体空间。P1

2、真空度与压强的关系：真空度越低，压强越⾼。P13、1Torr = 1/760 atm =133.322Pa.（或1Pa=7.5×10-3Torr）P24、平均⾃由程：每个分⼦在连续两次碰撞之间的路程。P5

5、余弦定律：碰撞于固体表⾯的分⼦，它们飞离表⾯的⽅向与原⼊射⽅向⽆关，并按与表⾯法线⽅向所成⾓度θ的余弦进⾏分布。P7

6、极限压强（或极限真空）：对于任何⼀个真空系统⽽⾔，都不可能得到绝对真空（p=0），⽽是具有⼀定的压强。P7

7、抽⽓速率：在规定压强下单位时间所抽出⽓体的体积，它决定抽真空所需要的时间。P78、机械泵的原理：利⽤机械⼒压缩和排除⽓体。P8

9、分⼦泵的⼯作原理：靠⾼速转动的转⼦碰撞⽓体分⼦并把它驱向排⽓⼝，由前级泵抽⾛，⽽使被抽容器获得超⾼真空。P13第⼆章

1、真空蒸发镀膜的三个基本过程：P17（1）加热蒸发过程：……

（2）⽓化原⼦或分⼦在蒸发源与基⽚之间的输运：……（3）蒸发原⼦或分⼦在基⽚表⾯上的淀积过程：……

2、为什么真空蒸发镀膜的三个过程必须在空⽓⾮常稀薄的真空环境中进⾏？P18

答：如果不是真空环境，蒸发物原⼦或分⼦将与⼤量空⽓分⼦碰撞，使膜层受到严重污染，甚⾄形成氧化物；或者蒸发源被加热氧化烧毁；或者由于空⽓分⼦的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄膜。

3、饱和蒸⽓压：在⼀定温度下，真空室内蒸发物质的蒸⽓与固体或液体平衡过程中所表现出的压⼒。P18

4、蒸发温度：物质在饱和蒸⽓压为10-2托时的温度。P185、碰撞⼏率：。P23

6、点蒸发源：能够从各个⽅向蒸发等量材料的微⼩球状蒸发源。P25-27计算：公式2-28、2-33

7、蒸发源与基板的相对位置配置P33

（1）点源与基板相对位置的配置：为了获得均匀膜厚，点源必须配置在基板所围成的球体中⼼。

（2）⼩平⾯源与基板相对位置的配置：当⼩平⾯源为球形⼯作架的⼀部分时，该⼩平⾯蒸发源蒸发时，在内球体表⾯上的膜厚分布是均匀的。

（3）⼤、⼩⾯积基板和蒸发源的配置。

8、对蒸发源材料的要求：①熔点要⾼；②饱和蒸⽓压低；③化学性能稳定，在⾼温下不应

与蒸发材料发⽣化学反应；④具有良好的耐热性，热源变化时，功率密度变化较⼩；⑤原料丰富，经济耐⽤。P35、379、表2-5 适合于各种元素的蒸发源（蒸发源材料）。P36

10、外延：在适当的衬底与合适条件下，沿衬底材料晶轴⽅向⽣长⼀层结晶结构完整的新单晶层薄膜的⽅法。P46

11、同质外延：外延薄膜和衬底属于同⼀物质；异质外延：外延薄膜和衬底属于不同物质。12、分⼦束外延：在超⾼真空条件下，将薄膜诸组分元素的分⼦束流，直接喷到衬底表⾯，从⽽在其上形成外延层的技术。P4613、第2-5节膜厚的测试⽅法（表2-8）第三章

1、溅射：荷能粒⼦轰击固体表⾯（靶），使固体原⼦（或分⼦）从表⾯射出的现象。P602、辉光放电：在真空度约为10～1Pa的稀薄⽓体中，两个电极之间加上电压时产⽣的⼀种⽓体放电现象。P61

图3-1 直流辉光放电伏安特性曲线P61

图3-4 辉光放电过程中阴极附近分⼦状态⽰意图P653、射频辉光放电---为什么能溅射绝缘体？P66

4、溅射阈值：使靶材原⼦发⽣溅射的⼊射离⼦所必须具有的最⼩能量。P675、溅射率：正离⼦轰击靶阴极时，平均每个正离⼦能从阴极上打出的原⼦数。P686、两个理论：热蒸发理论、动量转移理论。P83第四章

1、离化率：被电离的原⼦数占全部蒸发原⼦数的百分⽐。P107第五章

1、CVD装置可分为：反应⽓体输⼊部分、反应激活能源供应部分、⽓体排出部分。P1182、CVD法制备薄膜的过程可分为四个阶段。P1193、5-4 低压化学⽓相沉积P1294、5-5 等离⼦体化学⽓相沉积P130

5、有机⾦属化学⽓相沉积法（MOCVD法）的特点。P133第六章溶液镀膜法（全部）第七章

1、两种吸附过程：物理吸附、化学吸附。P1442、表⾯扩散过程。P145

3、在研究凝结过程中通常使⽤的物理参数有：凝结系数、粘附系数、热适应系数。P1474、薄膜的形成与成长的三种形式：岛状形式、单层成长形式、层岛结合形式。P1485、在研究核形成过程时，常⽤的两种理论：热⼒学界⾯能理论、原⼦聚集理论。P1496、成核速率：单位时间内在单位基体表⾯上形成稳定核的数量。P1527、岛状薄膜的形成过程的四个阶段。P156

8、阴极溅射法制备薄膜和真空蒸发法制备薄膜的不同之处。P1599、晶格失配数P160

10、利⽤计算机模拟薄膜形成过程时可采⽤的两种⽅法：蒙特卡罗⽅法、分⼦动⼒学⽅法。P161第⼋章

1、薄膜结构的三种类型：组织结构、晶体结构、表⾯结构。P166

2、组织结构的四种类型：⽆定形结构、多晶结构、纤维结构、单晶结构。P1663、沉积薄膜微观结构的变化过程。P172

4、薄膜的缺陷：点缺陷、位错、晶粒间界、层错缺陷。P175-1815、薄膜结构与组分的分析⽅法。P181-188第九章

1、薄膜附着的四种类型。P189

2、测量附着⼒的⽅法：划痕法、拉张法、剥离法。P1913、应⼒、外应⼒、内应⼒、张应⼒、压应⼒。P193-1944、测量薄膜内应⼒的⽅法：测量晶格畸变、测量基体变形。P1945、压电薄膜。P215

6、闪锌矿：⽴⽅晶结构；纤锌矿：六⽅晶结构。P2167、热释电薄膜。P2198、铁电薄膜。P220

补充：真空表读真空度的⽅法

⼀个正常⼤⽓压为760毫⽶汞柱，也就是⼀个负的⼤⽓压为-760毫⽶汞柱，20mmHG 的话也就是要达到-740mmHG，这个值在MPA为单位的表头来表⽰的话已经接近-0.1Mp 了,MPA为单位的通常⼀⼤格分五⼩格,20/760*50=1.3⼩格,也就是-0.097MPA左右

（1）真空表上“0”表⽰正⼀个⼤⽓压, “-0.1”表⽰绝对真空。真空表上的指⽰值不表⽰真空度的绝对值，只表⽰了真空度的相对值。真空度的换算；根据本表的刻度⽰值范围，真空度的绝对值与相对值可⽤下式换算：P=1×105（1-δ/0.1）[ P - 真空度的绝对值（Pa）δ- 真空表的刻度⽰值绝对值]

例⼀：表的⽰值为O，则P=1×105（1-O/0.1）=1×105 Pa = 1个⼤⽓压例⼆：表的⽰值为0.1，则P=1×105（1-0.1/0.1）= 0 Pa为绝对真空。(绝对真空是不存在的)

例三：表的⽰值为0.08，则P=1×105（1-0.08/0.1）= 2×104 Pa =20Kpa（2）进⼝泵常采⽤mbar（毫巴）作为单位，那么毫巴与表读数如何换算呢？公式：B=1×104（0.1-δ）

例：表的⽰值为0.085，则B=1×104（0.1-0.085）=150mbar

（3）国内客户经常⽤mmHg(毫⽶汞柱)做单位,那么毫⽶汞柱与Mpa⼜该如何换算呢？公式：M=P×760/0.1=P×7600例：表的⽰值为0.085，则M=0.085×7600=646mmHg

计算公式就是：绝对压⼒（Mpa）=（0.1+压⼒表读数）（Mpa）我们假设⼤⽓压的绝对压⼒是0.1Mpa，那么：

-0.1的时候的绝对压⼒是多少Pa？0Mpa-0.08的时候绝对压⼒是多少Pa？0.02Mpa-0.06的时候绝对压⼒是多少Pa？0.04Mpa0.1的时候绝对压⼒⼜是多少MPa？0.2Mpa0.2的时候绝对压⼒⼜是多少MPa？0.3Mpa

真空表上“0”表⽰正⼀个⼤⽓压, “-0.1”表⽰绝对真空。真空表上的指⽰值不表⽰真空度的绝对值，只表⽰了真空度的相对值。真空度的换算；根据本表的刻度⽰值范围，真空度的绝对值与相对值可⽤下式换算：P=1×105（1-δ/0.1）P - 真空度的绝对值（Pa）δ- 真空表的刻度⽰值绝对值例⼀：表的⽰值为O，则P=1×105（1-O/0.1）=1×105 Pa = 1个⼤⽓压例⼆：表的⽰值为0.1，则P=1×105（1-0.1/0.1）= 0 Pa为绝对真空。（绝对真空是不存在的）

例三：表的⽰值为0.08，则P=1×105（1-0.08/0.1）= 2×104 Pa 本产品的真空度指标值为＜267Pa，表⽰本产品在267Pa（表⾯⽰值约为0.0997，接近于-0.1）时的低真空度状态下仍能保证正常⼯作。产品的真空度主要取决于配套真空泵的性能。真空度计量单位换算如下：

0.1Mpa =1×105 Pa = 760mmHg = 1个⼤⽓压1乇= 1mmHg = 133.33Pa2乇= 0.00026666Mpa ≈267Pa