处的实际抽速S最大为 2/3 Sp ,最小为0。 实际抽速最大值:S?SpCQ?pSp?C
6. 制备完整单晶薄膜的沉积条件是较高的沉积温度和较低的气相过饱和度,其生长模式为层状生长模式。
外延生长(在完整的单晶衬底上延续生长单晶薄膜)条件:较高的衬底温度和较低的沉积速率。
7. 熔结过程中原子的扩散机制有两种,即体扩散机制和表面扩散机制。其中表面扩散机制对熔结过程的贡献更大一些。
8. 合金组元蒸发速率之比:
φAp?AφBpBMBγxp(0)MB?AAAMAγBxBpB(0)MA
pA:合金中A的平衡蒸气压; pA(0):纯组元A的平衡蒸气压;xA:合金中A的摩尔分数;γ—A的活度系数;MA:A的相对原子质量。 注意A和B的位置
11. 点蒸发源衬底上沉积物的质量密度:dMMcosθ? dA4πrse2A
s面蒸发源衬底上沉积物的质量密度:dMMcosθcosφ? dAπrse2s
θ:衬底表面法线与空间角方向间的偏离角度 Φ:平面蒸发源法线与接收平面中心和平面源中心连线之间的夹角
r:衬底与蒸发源距离 Me:蒸发物质总量
膜厚:tt0?Me4πρh2?dMsρdAs 最大膜厚
点蒸发源的膜厚分布:t1 ?t0l[1?()2]2h3面蒸发源的膜厚分布:tt?1l[1?()2]2h
0厚度均匀性的改善方法: ① 加大蒸发源到衬底的距离 ② 转动衬底
③ 面蒸发源和衬底表面置于同一个圆周上(同时需要沉积的样品较多、尺寸较小时)
cosφ?cosθ?1r2r0
dMsMcosθcosφMe?e?dAsπr24πr02
12. 真空蒸发装置按蒸发源的加热原理可分为:电阻式蒸发*、电子束蒸发*、电弧蒸发、激光蒸发*、空心阴极蒸发。
13. 等离子体鞘层及其电位分布:
14. 辉光放电属于非弹性碰撞。电子将大部分能量转移给其他质量较大的粒子,引起其激发或电离。
15. 溅射产额的影响因素:①入射离子能量;②入射离子种类和被溅射物质种类;③离子入射角度;④靶材温度。
溅射阈值:只有当入射离子能量超过一定的阈值以后,才能溅射。
16. 主要溅射方法有:①直流溅射*;②射频溅射*;③磁控溅射*;④反应溅射;⑤离子束溅射。
其他PVD方法:①离子镀*(结合蒸发与溅射技术);②反应蒸发沉积;③离子束辅助沉积;④离化团束沉积;⑤等离子体浸没式离子沉积。
17. 蒸发法:被蒸发物质多处于熔融状态,本
身会发生扩散、对流,表现出很强的自发均匀化的倾向。
溅射法:靶物质的扩散能力弱。由于溅射产额差别造成的靶材表面成分的偏离很快就会使靶材表面成分趋于某一平衡成分,从而在随后的溅射过程中实现一种成分的自动补偿效应。 溅射沉积法的主要特点:
① 沉积原子的能量较高,因此薄膜的组织更致密、附着力也可以得到显著改善;
② 制备合金薄膜时,其成分的控制性能好; ③ 溅射的靶材可以是极难熔的材料。溅射法可以方便地用于高熔点物质的薄膜制备。 ④ 可利用反应溅射技术,从金属元素靶材制备化合物薄膜。
⑤ 被沉积原子携带一定能量,有助于改善薄膜的覆盖能力,降低薄膜表面的粗糙度。 18. 电子束蒸发、磁控溅射的原理;射频溅射的原理。
19. 化学气相沉积反应的类型:
① 热解反应。氢化物、羰基化合物和有机金属化合物。多晶Si、非晶Si和Ni薄膜的沉积。 ② 还原反应。卤化物、羰基化合物、卤氧化物等。
单晶Si薄膜的外延、难熔金属W、Mo薄膜的制备。
③ 氧化反应。SiO2薄膜的沉积。
④ 置换反应。反应先驱物以气态存在且具有反应活性。各种碳、氮、硼化物的沉积。 ⑤ 岐化反应。漂白粉的制备、Ge薄膜和其他金属的沉积
⑥ 气相输运。利用升华和冷凝的可逆过程实现气相沉积。
CVD方法的共同特点:
①反应式总可以写成aA(g) + bB(g) → cC(s) + dD(g)的形式,即由一个固相和几个气相组成反应式;②这些反应往往是可逆的。 20. 热力学分析:预测化学气相沉积过程的方向与限度。
动力学分析:预测化学气相沉积过程发生的速度,及它在有限时间内可以进行的程度。 21. 化学气相沉积制备薄膜主要过程:①气相输运和气相反应;②气相扩散;③表面吸附;④表面化学反应;⑤表面扩散;⑥表面解吸附。 制备薄膜的两个重要参数:气相反应物的过饱和度和沉积温度。