薄膜物理與技術復習大全(西電版)

1、1.薄膜定義：按照一定需要，利用特殊的制備技術，在基體表面形成厚度為亞微米至微米級的膜層。這種二維伸展的薄膜具有特殊的成分、結(jié)構(gòu)和尺寸效應而使其獲得三維材料所沒有的特性，同時又很節(jié)約材料，所以非常重要。通常是把膜層無基片而能獨立成形的厚度作為薄膜厚度的一個大致的標準，規(guī)定其厚度約在1µm左右。 2.一些表面定義：1) 理想表面：沿著三維晶體相互平行的兩個面切開，得到的表面，除了原子平移對稱性破壞，與體內(nèi)相同。2) 清潔表面：沒有外界雜質(zhì)。3) 弛豫表面：表面原子因受力不均向內(nèi)收縮或向外膨脹。4) 重構(gòu)表面：表面原子在與表面平行的方向上的周期也發(fā)生變化，不同于晶體內(nèi)部原子排列的二維對稱

2、性（再構(gòu)）。5) 實際表面：存在外來原子或分子。3. 薄膜的形成的物理過程小島階段成核和核長大，透射電鏡觀察到大小一致(2-3nm)的核突然出現(xiàn).平行基片平面的兩維大于垂直方向的第三維。說明：核生長以吸附單體在基片表面的擴散，不是由于氣相原子的直接接觸。結(jié)合階段兩個圓形核結(jié)合時間小于0.1s,并且結(jié)合后增大了高度，減少了在基片所占的總面積。而新出現(xiàn)的基片面積上會發(fā)生二次成核，復結(jié)合后的復合島若有足夠時間，可形成晶體形狀，多為六角形。核結(jié)合時的傳質(zhì)機理是體擴散和表面擴散（以表面擴散為主）以便表面能降低。溝道階段圓形的島在進一步結(jié)合處，才繼續(xù)發(fā)生大的變形島被拉長，從而連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜，在這種結(jié)

3、構(gòu)中遍布不規(guī)則的窄長溝道，其寬度約為5-20nm，溝道內(nèi)發(fā)生三次成核，其結(jié)合效應是消除表面曲率區(qū)，以使生成的總表面能為最小。 連續(xù)薄膜小島結(jié)合，島的取向會發(fā)生顯著的變化，并有些再結(jié)晶的現(xiàn)象。溝道內(nèi)二次或三次成核并結(jié)合，以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生長連續(xù)薄膜。4. 薄膜的附著類型及影響薄膜附著力的工藝因素薄膜的附著類型 簡單附著：薄膜和基片間形成一個很清楚的分界面，薄膜與基片間的結(jié)合力為范德華力 擴散附著由兩個固體間相互擴散或溶解而導致在薄膜和基片間形成一個漸變界面。實現(xiàn)擴散方法：基片加熱法、離子注入法、離子轟擊法、電場吸引法。通過中間層附著在薄膜與基片之間形成一個化合物而附著，該化合物多為薄膜材料與基片材料

4、之間的化合物。通過宏觀效應機械鎖合雙電層吸引 5. 真空相關 真空是指低于一個大氣壓的氣體空間。常用“真空度”度量。真空度越高，壓強越小。 常用計量單位：Pa, Torr, mmHg, bar, atm.。關系如下： 1mmHg=133.322Pa, 1 Torr=atm/760=133.322Pa1mmHg 1 bar=105Pal 粗真空：1×1051×102Pa 目的獲得壓力差。電容器生產(chǎn)中的真空侵漬工藝l 低真空：1×1021×10-1Pa 真空熱處理。l 高真空：1×10-11×10-6Pa 真空蒸發(fā)。l 超高真空：<

5、1×10-6Pa 得到純凈的氣體；獲得純凈的固體表面。6. 物理氣相沉積PVD（Physics Vapor Deposition，主要是在真空環(huán)境下利用各種物理手段或方法沉積薄膜。1) 需要使用固態(tài)的或熔化態(tài)的物質(zhì)作為沉積過程的源物質(zhì)；2) 源物質(zhì)要經(jīng)過物理過程進入氣相；3) 需要相對較低的氣體壓力環(huán)境；4) 在氣相中及襯底表面不發(fā)生化學反應。蒸發(fā)定義：當溫度升高時，材料會經(jīng)歷典型的固相，液相到氣相的變化。任何溫度下，材料上面都存在蒸氣，具有平衡蒸氣壓。材料溫度低于熔化溫度時，產(chǎn)生蒸氣的過程稱為升華；樣品熔化時，產(chǎn)生蒸氣的過程稱為蒸發(fā)。在微電子工藝中，蒸發(fā)較為廣義，包括一切蒸氣產(chǎn)生的

6、過程。對環(huán)境的要求：超真空，<1mTorr對材料的要求：具有合適的蒸氣壓，得到合適的淀積速率，>10mTorr影響因素： 蒸發(fā)源的純度；加熱裝置、坩堝可能造成的污染；真空系統(tǒng)中的殘留氣體。解決辦法： 使用高純物質(zhì)作為蒸發(fā)源；改善裝置；改善真空條件，提高物質(zhì)的蒸發(fā)以及薄膜沉積速度。 7. MOCVD概念：利用金屬有機物的熱分解進行化學氣相沉積制備薄膜的CVD方法。特點：近十幾年發(fā)展 發(fā)展起來的一種新的表面氣相沉積技術，它一般使用金屬有機化合物和氫化物作為原料氣體，進行熱解化學氣相沉積。制備范圍：在較低溫度下沉積各種無機材料，如金屬氧化物、氫化物、碳化物、氟化物及化合物半導體材料和單晶

7、外延膜、多晶膜和非晶態(tài)膜，已成功應用于制備超晶格結(jié)構(gòu)、超高速器件和量子阱激光器。8.離子鍍：IP (Ion plating），同時結(jié)合蒸發(fā)和濺射的特點，讓靶材原子蒸發(fā)電離后與氣體離子一起受電場的加速，而在基片上沉積薄膜的技術。離子鍍特點：1) 具有蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜的特點2) 膜層的附著力強。3) 繞射性好，可鍍復雜表面。4) 沉積速率高、成膜速度快、可鍍厚膜。5) 可鍍材料廣泛，有利于化合物膜層的形成。9. 溶液鍍膜法：是在溶液中利用化學反應或電化學反應等化學方法在基板表面沉積薄膜的一種技術，常稱為濕法鍍膜。1) 化學鍍2) 溶膠凝膠法3) 陽極氧化法4) LB法5) 電鍍法10. 溶膠-凝

8、膠法特點優(yōu)點：1) 起始原料是分子級的能制備較均勻的材料2) 較高的純度3) 組成成分較好控制，尤其適合制備多組分材料4) 可降低程序中的溫度5) 具有流變特性，可用于不同用途產(chǎn)品的制備6) 可以控制孔隙度7) 容易制備各種形狀缺點1) 原料成本較高2) 存在殘留小孔洞3) 存在殘留的碳4) 較長的反應時間5) 有機溶劑對人體有一定的危害性11. 什么叫LB法？郎繆爾-布羅格特(Langmuir-Blodett)30年代提出的。可形成定向排列的有機單分子層或多分子層。以同時具有親水基團和疏水基團的有機分子為原料，利用分子親水端與親水端相吸，疏水端與疏水端相吸，使有機分子逐次轉(zhuǎn)移到固體基板上，形

9、成單層或多層薄膜。12. Why thin films?1) 薄膜所用原料少，容易大面積化，而且可以曲面加工。(研究和使用成本) 例：金箔、飾品、太陽能電池，GaN，SiC，Diamond2) 新的效應: 某一維度很小、比表面積大. 例：限域效應、表面和界面效應、耦合效應，隧穿效應、極化效應3) 可以獲得體態(tài)下不存在的非平衡和非化學計量比結(jié)構(gòu)。Diamond: 工業(yè)合成, 2000，5.5萬大 氣壓, CVD生長薄膜:常壓，800度.MgxZn1-xO: 體相中Mg的平衡固溶度為0.04, PLD法生長的薄膜中，x可01.a) Si1-xNx:H4) 容易實現(xiàn)多層膜,相互作用與功能集成13.

10、薄膜的分類1) 從功能上分：電學薄膜，光學薄膜，磁性薄膜，保護膜，裝飾用膜、包裝膜2) 從結(jié)構(gòu)上分：無機薄膜，有機分子膜，單晶薄膜，多晶薄膜，非晶薄膜，多孔膜14. 外延生長【epitaxial growth】  在單晶襯底（基片）上生長一層有一定要求的、與襯底晶向相同的一薄層單晶層的方法。外延生長的最終目的是：沉積一層缺陷少，且可控制厚度及摻入雜質(zhì)的單晶薄膜15. 外延生長可分為多種 按照襯底和外延層的化學成分不同，可分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延； 按照反應機理可分為利用化學反應的外延生長和利用物理反應的外延生長； 按生長過程中的相變方式可分為氣相外延、液相外延和固相外延等。1

11、6. PVD和CVD兩種工藝的對比同PVD工藝相比，CVD的最大優(yōu)勢就是良好的階梯覆蓋性能，同時具有便于制備復合產(chǎn)物、不需高真空和淀積速率高等優(yōu)點。CVD技術在19世紀60年代被引入半導體材料制備并快速發(fā)展。隨PECVD，HDPCVD和MOCVD等技術的出現(xiàn)，CVD在集成電路制造中廣泛應用于多晶硅、絕緣介質(zhì)和金屬薄膜的制備。I. 工藝溫度高低是CVD和PVD之間的主要區(qū)別。溫度對于高速鋼鍍膜具有重大意義。CVD法的工藝溫度超過了高速鋼的回火溫度，用CVD法鍍制的高速鋼工件，必須進行鍍膜后的真空熱處理，以恢復硬度。鍍后熱處理會產(chǎn)生不容許的變形。II. CVD工藝對進人反應器工件的清潔要求比PVD

12、工藝低一些，因為工件表面的一些臟東西很容易在高溫下燒掉。此外，高溫下得到的鍍層結(jié)合強度要更好些。III. CVD鍍層往往比各種PVD鍍層略厚一些，前者厚度在7.5m左右，后者通常不到2.5m厚。CVD鍍層的表面略比基體的表面粗糙些。相反，PVD鍍膜如實地反映材料的表面，不用研磨就具有很好的金屬光澤，這在裝飾鍍膜方面十分重要。IV. CVD反應發(fā)生在低真空的氣態(tài)環(huán)境中，具有很好的繞鍍性，所以密封在CVD反應器中的所有工件，除去支承點之外，全部表面都能完全鍍好，甚至深孔、內(nèi)壁也可鍍上。相對而論，所有的PVD技術由于氣壓較低，繞鍍性較差，因此工件背面和側(cè)面的鍍制效果不理想。PVD的反應器必須減少裝載

13、密度以避免形成陰影，而且裝卡、固定比較復雜。在PVD反應器中，通常工件要不停地轉(zhuǎn)動，并且有時還需要邊轉(zhuǎn)邊往復運動。V. 在CVD工藝過程中，要嚴格控制工藝條件，否則，系統(tǒng)中的反應氣體或反應產(chǎn)物的腐蝕作用會使基體脆化。VI. 比較CVD和PVD這兩種工藝的成本比較困難，有人認為最初的設備投資PVD是CVD的3一4倍，而PVD工藝的生產(chǎn)周期是CVD的1/10。在CVD的一個操作循環(huán)中，可以對各式各樣的工件進行處理，而PVD就受到很大限制。綜合比較可以看出，在兩種工藝都可用的范圍內(nèi)，采用PVD要比CVD代價高。VII. 最后一個比較因素是操作運行安全問題。PVD是一種完全沒有污染的工序，有人稱它為“

14、綠色工程”。而CVD的反應氣體、反應尾氣都可能具有一定的腐蝕性，可燃性及毒性，反應尾氣中還可能有粉末狀以及碎片狀的物質(zhì)，因此對設備、環(huán)境、操作人員都必須采取一定的措施加以防范。17. CVD特點在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學反應而沉積固體；需要使用固態(tài)的或熔化態(tài)的物質(zhì)作為沉積過程的源物質(zhì)?？梢栽诖髿鈮海ǔ海┗蛘叩陀诖髿鈮海ǖ蛪海┫逻M行沉積。一般說低壓效果要好一些；采用等離子和激光輔助技術可以顯著地促進化學反應，使沉積可在較低的溫度下進行；能有效控制薄膜的化學成分和厚度，均勻性和重復性好；鍍層的化學成分可改變，從而獲得梯度沉積物或得到混和鍍層；可以控制鍍層的密度和純度；繞鍍

15、性好，可在復雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍制；氣流條件通常是層流的，在基體表面形成厚的邊界層；沉積層通常具有柱狀晶結(jié)構(gòu)，不耐歪曲。但通過各種技術對化學反應進行氣相擾動，可以得到細晶粒的等軸沉積層；臺階覆蓋能力最好，對襯底損傷最小，可以形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物層。設備和運轉(zhuǎn)成本低，與其它相關工藝有較好的相容性；18. 濺射是一個離子轟擊物質(zhì)表面，并在碰撞過程中發(fā)生能量與動量的轉(zhuǎn)移，從而最終將物質(zhì)表面原子激發(fā)出來的復雜過程。 濺射具有良好的臺階覆蓋能力是由于： 有較高的壓力和較高的淀積原子的入射能量。進行襯底加熱，增強表面擴散，可以更顯著的改善臺階覆蓋。19. 等離子體部分電子被剝奪后的原

16、子或原子電離后產(chǎn)生的正負電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體是一種很好的導電體，利用經(jīng)過巧妙設計的磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。高溫等離子體只有在溫度足夠高時發(fā)生的。低溫等離子體是在常溫下發(fā)生的等離子體（雖然電子的溫度很高）。低溫等離子體可以被用于氧化等表面處理或者在有機物和無機物上進行沉淀涂層處理。廣泛運用于多種生產(chǎn)領域。例如：等離子電視，電腦芯片中的蝕刻運用等。等離子體的驅(qū)動射頻放電高密度等離子體high density Plasmas（HDP)Ø 產(chǎn)生過程：在反應器中引入磁場和/或電場，增加電子

17、在等離子體中的行程，使電子和原子之間的碰撞頻率增加，從而增加等離子體中基和離子的密度，實現(xiàn)高密度等離子體。1 簡述薄膜的形成過程。薄膜：在被稱為襯底或基片的固體支持物表面上，通過物理過程、化學過程或電化學過程使單個原子、分子或離子逐個凝聚而成的固體物質(zhì)。主要包括三個過程：（1）產(chǎn)生適當?shù)脑?、分子或離子的粒子；（2）通過煤質(zhì)輸運到襯底上；（3）粒子直接或通過化學或電化學反應而凝聚在襯底上面形成固體沉淀物，此過程又可以分為四個階段：（1）核化和小島階段；（2）合并階段；（3）溝道階段；（4）連續(xù)薄膜2 圖2為濺射鍍膜的原理示意圖，試結(jié)合圖敘述濺射鍍膜的基本過程，并介紹常用的濺射鍍膜的方法和特點。

18、圖 2 濺射鍍膜的原理示意圖過程：該裝置是由一對陰極和陽極組成的冷陰極輝光放電結(jié)構(gòu)。被濺射靶（陰極）和成膜的基片及其固定架（陽極）構(gòu)成濺射裝置的兩個極，陽極上接上1-3KV的直流負高壓，陽極通常接地。工作時通常用機械泵和擴散泵組將真空室抽到6.65*10-3Pa，通入氬氣，使真空室壓力維持在（1.33-4）*10-1Pa,而后逐漸關閉主閥，使真空室內(nèi)達到濺射電壓，即10-1-10Pa，接通電源，陽極耙上的負高壓在兩極間產(chǎn)生輝光放電并建立起一個等離子區(qū)，其中帶正電的氬離子在陰極附近的陽極電位降的作用下，加速轟擊陰極靶，使靶物質(zhì)由表面被濺射出，并以分子或原子狀態(tài)沉積在基體表面，形成靶材料的薄膜。將

19、欲沉積的材料制成板材靶,固定在陰極上。基片置于正對靶面的陽極上,距靶幾厘米。系統(tǒng)抽至高真空后充入 101帕的氣體（通常為氬氣），在陰極和陽極間加幾千伏電壓，兩極間即產(chǎn)生輝光放電。放電產(chǎn)生的正離子在電場作用下飛向陰極，與靶表面原子碰撞，受碰撞從靶面逸出的靶原子稱為濺射原子,其能量在1至幾十電子伏范圍。濺射原子在基片表面沉積成膜直流陰極濺射鍍膜法：特點是設備簡單，在大面積的基片或材料上可以制取均勻的薄膜，放電電流隨氣壓和電壓的變化而變化，可濺射高熔點金屬。但是，它的濺射電壓高、沉積速率低、基片溫升較高，加之真空度不良，致使膜中混入的雜質(zhì)氣體也多，從而影響膜的質(zhì)量。高頻濺射鍍膜法：利用高頻電磁輻射來

20、維持低氣壓的輝光放電。陰極安置在緊貼介質(zhì)靶材的后面，把高頻電壓加在靶子上，這樣，在一個周期內(nèi)正離子和電子可以交替地轟擊靶子，從而實現(xiàn)濺射介質(zhì)材料的目的。這種方法可以采用任何材料的靶，在任何基板上沉積任何薄膜。若采用磁控源，還可以實現(xiàn)高速濺射沉積。磁控濺射鍍膜法：磁控濺射的特點是電場和磁場的方向互相垂直，它有效的克服了陰極濺射速率低和電子使基片溫度升高的致命弱點，具有高速、低溫、低損傷等優(yōu)點，易于連續(xù)制作大面積膜層，便于實現(xiàn)自動化和大批量生產(chǎn)，高速指沉積速率快；低溫和低損傷是指基片的溫升低，對膜層的損傷小。此外還具有一般濺射的優(yōu)點，如沉積的膜層均勻致密，針孔少，純度高，附著力強，應用的靶材廣，可

21、進行反應濺射，可制取成分穩(wěn)定的合金膜等。工作壓力范圍廣，操作電壓低也是其顯著特點。反應濺射鍍膜法：在陰極濺射的惰性氣體中，人為的摻入反應氣體，可以制取反應物膜。非對稱交流濺射和偏壓濺射鍍膜法：特點是可以減少濺射鍍膜過程中陰極濺射膜中的混入氣體。3 圖3為一個PECVD的反應室結(jié)構(gòu)圖，試敘述其工作原理和特點圖3 PECVD的反應室結(jié)構(gòu)圖原理： 圖中是一種平行板結(jié)構(gòu)裝置。襯底放在具有溫控裝置的下面平板上，壓強通常保持在133Pa左右，射頻電壓加在上下平行板之間，于是在上下平板間就會出現(xiàn)電容耦合式的氣體放電，并產(chǎn)生等離子體。利用等離子體的活性來促進反應，使化學反應能在較低溫度下進行，這種方法稱為等離

22、子體強化氣相沉積（PECVD），是一種高頻輝光放電物理過程和化學反應相結(jié)合的技術。在高溫真空壓力下，加在電極板上的射頻RF電場，使反應室氣體產(chǎn)生輝光放電，在輝光放電區(qū)域產(chǎn)生大量的電子。這些電子在電場的作用下獲得充足的能量，其本身溫度很高，它與氣體分子相碰撞，負氣體分子活化，它們吸附在襯底上，并發(fā)生化學反應天生介質(zhì)膜，副產(chǎn)物從襯底上解析，隨主流由真空抽走。特點：1、PECVD需要增加一個能產(chǎn)生等離子體的高頻源。2、采用PECVD可以顯著降低沉積時的基體溫度，并具有沉積速率快、成膜質(zhì)量好、針孔少、不易龜裂等優(yōu)點。3、但等離子體的轟擊會使沉積表面產(chǎn)生缺陷，同時等離子體中產(chǎn)生的多種反應物質(zhì)使反應復雜化

23、，因此會使薄膜的質(zhì)量下降；4、另外設備投資大、成本高，對氣體的純度要求高；5、 涂層過程中產(chǎn)生的劇烈噪音、強光輻射、有害氣體、金屬蒸汽粉塵等對人體有害；6、 對小孔孔徑內(nèi)表面難以涂層等。4 試敘述LPCVD的原理、特點和典型應用LPCVD原理是用加熱的方式在低壓條件下使氣態(tài)化合物在基片表面反應并淀積形成穩(wěn)定固體薄膜。由于工作壓力低，氣體分子的品滾自由程和擴散系數(shù)大，故可采用密集裝片方式來提高生產(chǎn)效率，并在襯底表面獲得均勻性良好的薄膜淀積層。LPCVD用于淀積Poly-Si、Si3N4、SiO2、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃、非晶硅及難溶金屬硅化物等多種薄膜。廣泛應用于半導體集成電路、電力電子、光電子及

24、MEMS等行業(yè)的生產(chǎn)工藝中。5 簡述分子束外延（MBE）的結(jié)構(gòu)、原理和應用。結(jié)構(gòu)：MBE主要由分子束源、基片支架、四極質(zhì)譜儀、反射高能電子衍射裝置、俄歇電子譜儀、二次離子分析儀構(gòu)成。原理：分子束外延（MBE）是新發(fā)展起來的外延制膜法，它是將真空蒸發(fā)鍍膜加以改進和提高而形成的新的成膜技術。在超高真空環(huán)境中，通過薄膜諸組分元素的分子束流，直接噴到溫度適宜的襯底表面上，在合適條件下就能淀積除所需的外延層。其系統(tǒng)包括一個沉積腔室，室內(nèi)維持在10-10托的低壓，在腔室中有一個或多個小格室（稱為反射格：effusion cells），內(nèi)含圓晶上所欲沉積的高純度材料（靶材），發(fā)射格前有快門（shutter）

25、以使圓晶能暴露于原料蒸汽；將電子束導引至靶材中央，靶材被加熱而融化成液態(tài)，因為低壓故部分表面的液態(tài)靶材會蒸發(fā)成氣態(tài)，由發(fā)射格的開孔處離開，沉積到晶圓上。MBE是一種將原子一個一個的在襯底上進行沉積的方法，因此它通常與CVD外延和真空蒸發(fā)鍍膜相比，有以下幾個典型特點：（1）MBE雖然也是一個以氣體分子論為基礎的蒸發(fā)過程，但它并不以蒸發(fā)溫度為監(jiān)控參數(shù)，而是用系統(tǒng)中的四極質(zhì)樸儀和原子吸收光譜等現(xiàn)代分析儀器，精密的監(jiān)控分子束的種類和強度，從而嚴格的控制生長過程和生長速率。（2）MBE是一個超高真空的淀積過程，既不需要考慮中間的化學反應，又不受質(zhì)量傳輸?shù)挠绊?，并且利用開閉擋板來實現(xiàn)對生長和中斷的瞬間控制

26、。因此，膜的組分和摻雜濃度可隨著源的變化而迅速調(diào)整。（3）MBE的顯著特點之一是生長速率低，MBE使微細加工在結(jié)構(gòu)上的分辯能力高于CVD和LPE。（4）在獲得單晶薄膜的技術中，MBE的襯底溫度低，因此有利于減少自摻雜 。（5）由于襯底和分子束源分開，所以可以隨時觀察生長面的外貌，有利于科學研究。（6）MBE能有效的利用平面技術，用它制成的肖特基勢壘特性達到或超過CVD和LPE制作的特性。應用：MBE的突出優(yōu)點在于能生長極薄的單晶膜層，并且能精確的控制膜厚和組分與摻雜。適于制作微波、光電和多層結(jié)構(gòu)器件，從而為制作集成光學和超大規(guī)模集成電路提供了有力手段。6 如圖4為絕緣體薄膜在導電方面較有意義的

27、金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)，試分析該種結(jié)構(gòu)下的絕緣體薄膜的導電機理。圖4 金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)答：如圖所示，兩塊金屬被絕緣體隔開，形成一個電容器，兩金屬端為電極，絕緣體為電介質(zhì)薄膜。當電極兩端分別加上正負電荷時，在兩電極間形成電場，在電場作用下，電介質(zhì)薄膜內(nèi)的正負電荷中心相對移動從而出現(xiàn)電距現(xiàn)象，完成電場的傳播。在直流電路中，該結(jié)構(gòu)相當于斷路。在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成成一定的函數(shù)關系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的，這個時候，在極板間形成的電場也是隨時間變化的函數(shù)，從而使得電流痛過場的形式在電容器間通過，完成在交流電下的導電。7 試敘述壓電薄膜的工作原理和常用的制備方法。原理

28、：壓電材料是基于壓電效應的原理工作的，在晶體中，當在某一特定方向?qū)w施加應力時，在于應力垂直方向兩端表面出現(xiàn)數(shù)量相等、符號相反的束縛電荷，這一現(xiàn)象成為“正壓電效應”,作用力相反時，表面電荷符號相反，點和密度與外加作用力大小成正比；同時，當一塊具有壓電效應的晶體處于外電場中，由于晶體的電極化造成的正負電荷中心位移，導致晶體形變，型變量與電場大小成正比，這是逆壓電效應。具有壓電效應的薄膜稱為壓電薄膜。制備：壓電薄膜的制備主要有氣相沉積法，其中包括物理氣相沉積法(PVD)和化學氣相沉積法（cvd），有時也用溶膠-凝膠法（sol-gel）、等離子噴涂法、熱氧化法和陽極氧化法制備。8 試闡述一種常用電

29、介質(zhì)薄膜的制備方法及其應用氧化物電介質(zhì)薄膜的制備方法：氧化物電介質(zhì)薄膜在集成電路和其他薄膜器件中有著廣泛的應用，薄膜材料可以用電子束蒸發(fā)鍍膜法、濺射度魔法、反應濺射鍍膜法等方法制備外，還經(jīng)常用單晶表面氧化的方法來生長這種薄膜，這是一種反應擴散過程，在硅單晶表面形成連續(xù)氧化層后，氧化劑通過氧化層擴散到氧化層/硅界面，和硅反應生成新的氧化層，使厚度不斷增大。薄膜的氧化生長是平面工藝的基礎，氧化法主要有三種：1、陽極氧化（室溫）2、等離子體陽極氧化（200-800度）3、熱氧化（700-1250度）。氧化物電介質(zhì)薄膜的應用：1、用作電容器介質(zhì)2、用作隔離和掩膜層3、用作表面鈍化膜4、集成電路多層布線

30、絕緣膜9 試闡述一種常用金屬薄膜的制備方法及其應用制備金屬薄膜最常用的方法是雙噴電解拋光法。此裝置主要由三部分組成：電解冷卻與循環(huán)部分，電解拋光減薄部分以及觀察樣品部分。圖為雙噴電解拋光裝置示意圖。（l）電解冷卻與循環(huán)部分通過耐酸泵把低溫電解液經(jīng)噴嘴打在樣品表面。低溫循環(huán)電解減薄，不使樣品因過熱而氧化；同時又可得到表面平滑而光亮的薄膜，見圖中(1)及(2)。（2）電解拋光減薄部分。 電解液由泵打出后，通過相對的兩個鉑陰極玻璃嘴噴到樣品表面。噴嘴口徑為mm，樣品放在聚四氟乙烯制作的夾具上（見圖）。樣品通過直徑為0.5mm的鉑絲與不銹鋼陽極之間保持電接觸，調(diào)節(jié)噴嘴位置使兩個噴嘴位于同一直線上。見圖

31、中(3)。（3）觀察樣品部分電解拋光時一根光導纖維管把外部光源傳送到樣品的一個側(cè)面。當樣品剛一穿孔時，透過樣品的光通過在樣品另一側(cè)的光導纖維管傳到外面的光電管，切斷電解拋光射流，并發(fā)出報警聲響。圖 雙噴電解拋光裝置原理示意圖 圖3 樣品夾具(1)冷卻設備；(2)泵、電解液；(3)噴嘴(4)試樣； (5)樣品架； (6)光導纖維管噴射法電流一電壓曲線 最后制成的薄膜應用：金屬薄膜開關，金屬化薄膜電容，裝飾材料，包裝。10 闡述GaAs薄膜作為光電發(fā)射材料的原理、結(jié)構(gòu)和應用原理：GaAs光電陰極是建立在W.E.Spicer的光電發(fā)射三步模型2理論基礎上的，根據(jù)該理論，如果陰極材料表面的真空能級低于

32、其體內(nèi)的導帶底能級，即材料的有效電子親和勢小于零，則由光照激發(fā)產(chǎn)生的光電子只要能從陰極體內(nèi)運行到表面，就可以輕而易舉地發(fā)射到真空，而無需過剩的動能去克服材料表面的勢壘，這樣光電子的逸出深度和幾率都將大大增加，發(fā)射效率將會大幅度提高。所以后來發(fā)明了用Cs、O交替覆蓋GaAs表面的方法，通過銫氧激活可以獲得負的有效電子親和勢和更高的光電發(fā)射效率的GaAs光電陰極。應用：GaAs光電陰極作為一種負電子親和勢(Negative Electron Affinity，NEA)光電陰極，具有量子效率高，暗發(fā)射小，發(fā)射電子的能量分布及角分布集中，長波閾可調(diào)，長波響應擴展?jié)摿Υ蟮葍?yōu)點，它在光電倍增管、攝像管、半

33、導體器件、超晶格功能器件、高能物理、表面物理，特別是微光夜視技術等領域得到了廣泛的應用。結(jié)構(gòu)：NEA光電陰極分反射式和透射式兩種。反射式NEA光電陰極對厚度沒有嚴格要求，其結(jié)構(gòu)也比較簡單，如圖1.1為其結(jié)構(gòu)示意圖，反射式陰極中，GaAs是最常用的基底，因為這種材料的量子效率高，暗電流小，光譜響應在一個相當寬的范圍內(nèi)比較平坦。透射式NEA光電陰極的結(jié)構(gòu)較復雜，如圖1.2為其結(jié)構(gòu)示意圖。首先，它要有一個透明的襯底，起支撐和加固的作用，通常用的襯底層有藍寶石、白寶石、尖晶石、GaP、GaAs和玻璃等。為了實現(xiàn)晶格匹配，通常在發(fā)射層與襯底層之間加入一緩沖層，它的晶格常數(shù)和發(fā)射層相近，這樣晶格失配就被移

34、到了襯底層/緩沖層界面，常作緩沖層的材料有GaAlAs、GaAsP、InGaP等。襯底層緩沖層GaAs發(fā)射層真空圖1.2透射式NEA光電陰極的結(jié)構(gòu)I0GaAs發(fā)射層圖1.1 反射式NEA光電陰極的結(jié)構(gòu)真空I011 簡述透明導電膜（TCO）的原理、制備及其在電子工業(yè)方面的應用原理：TCO 透明導電薄膜是一種N型氧化物半導體，化學名稱是氧化煙錫，它的工作原理是，當金屬原子與氧原子鍵結(jié)時，傾向于失去電子而成陽離子，而在金屬氧化物中，具有（n4，n為主量子數(shù)）電子組態(tài)的金屬陽離子，其S軌域會做等向性的擴展，如果晶體中有某種鎖狀結(jié)構(gòu)，能讓這些陽離子相當靠近，是他們的S軌域重疊，便可形成傳導路徑，再加上可

35、移動的載子，便具有導電性了。制備：在玻璃基片上制備透明導電薄膜的方法主要有1、噴霧法2、侵漬法3、化學氣相沉積法4、濺射法 在塑料基片上制備主要是真空蒸渡法。應用：TCO氧化物薄膜材料在電子照相（幻燈片、微縮膠片）、光電抓換器件（光放大器）、太陽能電池、顯示材料、熱反射、光記錄、磁記錄、防靜電等很多領域中發(fā)揮著重要的作用。12 結(jié)合圖5述超二代和三代像增強器的工作原理和各自特點圖5 超二代和三代像增強器的結(jié)構(gòu)圖超二代像增強器：利用多堿NaKaSbCs（納鉀銻銫）光電陰極作為光電轉(zhuǎn)換原件，在光電陰極、MCP和熒光屏之間分別加有一定的高壓電場，多堿陰極輸出的光電子輸入給微通道板MCP，微通道板具有

36、二次電子特性，可以對輸入的一次電子進行多次倍增，產(chǎn)生電子雪崩效應，這樣在MCP輸出端產(chǎn)生更多的電子，這些電子最終轟擊到熒光屏上產(chǎn)生圖像。超二代特點：超二代管是在二代管的基礎上，通過提高光陰極的林敏度（靈敏度由300-400UA/LM提高到600Ua/lm）,減小微通道板噪聲因數(shù)，提高輸出信噪比（改進微通道板的性能）和改善整管的MTF，使鑒別率和輸出信噪比接近三代管的水平。三代像增強器：利用具有負電子親和勢特性的砷化鎵GaAs光電陰極作為光電轉(zhuǎn)換原件，在光電陰極、MCP和熒光屏之間分別加有一定的高壓電場，工作原理和超二代的類似，只是微通道板工作狀態(tài)下產(chǎn)生的正離子反饋，在三代像增強器中造成的嚴重后

37、果，就是造成砷化鎵光陰極靈敏度迅速衰減。三代像增強器為此在微通道板的輸入面上增加一層一定厚度的多孔狀氧化鋁或氧化硅的離子阻擋膜以徹底阻絕電離氣體分子的離子反饋，來保證砷化鎵光陰極足夠的工作壽命并使成像質(zhì)量得到改善。三代特點：三代管內(nèi)的真空度比二代管內(nèi)的真空度高，達10-9Pa這就要求三代管管殼零件的放氣速率很低，因此對零件表面要求很高；在光電陰極和MCP間嫁了一個離子反饋膜用來阻擋MCP中電離氣體的離子反饋，保證光電陰極足夠的工作壽命并使成像質(zhì)量得到改善，可同時起到光譜變換和圖像增強的作用，量子效率高、光譜響應寬、使用壽命長。第一章 真空技術基礎真空：指低于一個大氣壓的氣體狀態(tài)。 托(Torr

38、) =1/760atm = 133.322Pa對真空的劃分：1、粗真空： 105102Pa 特性和大氣差異不大，目的為獲得壓力差，不要求改變空間性質(zhì)，真空浸漬工藝2、低真空： 10210-1Pa 10161013個/cm3 動力學性質(zhì)明顯，粘滯流狀態(tài)分子流狀態(tài)，對流消失，氣體導電，真空熱處理， 真空冷凍脫水3、高真空： 10-110-6Pa 10131010個/cm3 氣體分子自由程大于容器線度，直線飛行，熱傳導和內(nèi)摩擦性質(zhì)與壓強無關，蒸鍍4、超高真空： 10-6Pa 分子間碰撞極少，主要用途：得到純凈的氣體，獲得純凈的固體表面 真空的獲得：真空系統(tǒng)包括真空室、真空泵、真空計以及必要的管道、閥

39、門和其他附屬設備。真空的測量熱偶真空計：是利用低氣壓強下氣體的熱傳導與壓強有關的原理制成的真空計。散熱與氣體壓強相關è加熱絲的溫度與氣體壓強相關 用熱偶測量加熱絲的溫度è壓強 20 10-3Torr熱阻真空計：散熱與氣體壓強相關 加熱絲的溫度與氣體壓強相關加熱絲的電阻與溫度相關 用平衡電橋測量加熱絲的電阻è壓強電離真空計：是利用氣體分子電離的原理來測量真空度。 電離真空計用于高真空的測量 熱絲發(fā)射熱電子 熱電子加速并電離氣體，離子被離子收集極收集形成電流 電流與壓強成正比 1 x 10-9 Torr to 10-11 Torr 第二章 真空蒸發(fā)鍍膜法真空蒸發(fā)鍍膜法

40、(簡稱真空蒸鍍)是在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，入射到基片表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法?；具^程：（1）加熱蒸發(fā)過程，凝聚相氣相 該階段的主要作用因素：飽和蒸氣壓（2）輸運過程，氣化原子或分子在蒸發(fā)源與基片之間的輸運 該階段的主要作用因素：分子的平均自由程（工作氣壓），源基距（3）基片表面的淀積過程，氣相固相 凝聚成核核生長連續(xù)薄膜飽和蒸氣壓：在一定溫度下真空室內(nèi)蒸發(fā)物質(zhì)的蒸氣與固體或液體平衡過程中所表現(xiàn)出的壓力稱為該物質(zhì)的飽和蒸氣壓。物質(zhì)的飽和蒸氣壓隨溫度的上升而增大。蒸發(fā)溫度：飽和蒸氣壓為10-2Torr時的溫度。蒸發(fā)源的加熱方式：

41、電阻加熱法 􀁺電子束加熱法 􀁺高頻感應加熱􀁺激光加熱 P35外延：是在適當?shù)囊r底與合適的條件下，沿襯底材料晶軸方向生長一層結(jié)晶結(jié)構(gòu)完整的新單晶層薄膜的方法。有液相外延法、氣相外延法、分子束外延法。 分子束外延鍍膜法(MBE）：用途：主要用來制造單晶半導體化合物薄膜原理：在超高真空條件下，將薄膜諸組分元素的分子束流，直接噴到襯底表面，從而在其上形成外延層的技術。 第三章 濺射鍍膜濺射： 是荷能粒子轟擊固體物質(zhì)表面，并在碰撞過程中發(fā)生動能與動量的轉(zhuǎn)移，從而將物質(zhì)表面原子或分子激發(fā)出來的過程。輝光放電：是指在低氣壓（110Pa）的稀薄氣體中，在兩

42、個電極間加上電壓時產(chǎn)生的一種氣體放電現(xiàn)象。 磁控濺射 第四章 離子鍍膜離子鍍英文全稱為Ion Plating 簡稱IP，在真空室中使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)電離，在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子的轟擊下，同時將蒸發(fā)物或其反應產(chǎn)物蒸鍍在基片上。離子鍍原理離子鍍的作用過程如下:蒸發(fā)源接陽極，襯底接陰極，當通以三至五千伏高壓直流電以后，蒸發(fā)源與工件之間產(chǎn)生輝光放電。由于真空罩內(nèi)充有惰性氬氣，在放電電場作用下部分氬氣被電離，從而在陰極襯底周圍形成一等離子暗區(qū)。帶正電荷的氬離子受陰極負高壓的吸引，猛烈地轟擊襯底表面，致使襯底表層粒子和臟物被轟濺拋出，從而使襯底待鍍表面得到了充分的離子轟擊清洗。隨后，接通蒸發(fā)源交流電源

43、，蒸發(fā)粒子熔化蒸發(fā)，進入輝光放電區(qū)并被電離。帶正電荷的蒸發(fā)料離子，在陰極吸引下，隨同氬離子一同沖向襯底，當拋鍍于襯底表面上的蒸發(fā)料離子超過濺失離子的數(shù)量時，則逐漸堆積形成一層牢固粘附于襯底表面的鍍層。這就是離子鍍的簡單作用過程。 化學氣相沉積（CVD）定義：把含有構(gòu)成薄膜元素的一種或幾種化合物的單質(zhì)氣體供給基片，利用熱、等離子體、紫外線、激光、微波等各種能源，使氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)化學反應形成固態(tài)薄膜。它的反應物是氣體，生成物之一是固體。金屬有機化合物化學氣相沉積（MOCVD）定義：利用金屬有機化合物熱分解反應進行氣相外延生長薄膜的CVD 技術。 含有化合物半導體元素的原料化合物必須滿足以下條件：1、在

44、常溫下較穩(wěn)定且容易處理。2、反應的副產(chǎn)物不應妨礙晶體生長，不應污染生長層.3、為適應氣相生長，在室溫附近應具有適當?shù)恼魵鈮?第六章溶膠-凝膠（Sol-Gel）技術Sol-gel工藝原理 采用金屬醇鹽或其它鹽類作為原料，通常溶解在醇、醚等有機溶劑中形成均勻溶液（solution），該溶液經(jīng)過水解和縮聚反應形成溶膠（sol），進一步聚合反應實現(xiàn)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變形成凝膠（gel），再經(jīng)過熱處理脫除溶劑和水，最后形成薄膜。Sol-gel法對原料的要求：1、 在溶劑中的溶解度高，一般不用水溶液2、有少量水參與時應易水解。3、水解后形成的薄膜應不溶解，生成的揮發(fā)物易從鍍件表面去除。4、 水解所生成的各種氧化

45、物薄膜能在較低溫度下進行充分脫水。5、薄膜與基板表面有良好的附著力。第7章 薄膜的形成凝結(jié)過程 薄膜的形成一般分為凝結(jié)過程、核形成與生長過程、島形成與結(jié)合生長過程。凝結(jié)過程是從蒸發(fā)源中被蒸發(fā)的氣相原子、離子或分子入射到基體表面之后，從氣相到吸附相，再到凝結(jié)相的一個相變過程。從蒸發(fā)源入射到基體表面的氣相原子到達基片表面之后可能發(fā)生的現(xiàn)象：1、與基體表面原子進行能量交換被吸附2、吸附后氣相原子仍有較大的解吸能，在基體表面作短暫停留后再解吸蒸發(fā)3、與基體表面不進行能量交換，入射到基體表面上立即反射回去。 吸附過程能量曲線薄膜的形成與成長有三種形式： 島狀形式 單層成長形式 層島結(jié)合形式核的形成與生長

46、有四個步驟：1、從蒸發(fā)源蒸發(fā)出的氣相原子入射到基體表面上，其中有一部分以能量較大而彈性反射回去，另一部分則吸附在基體表面上。2、吸附氣相原子在基體表面上擴散遷移，化學碰撞結(jié)合成原子對或小原子團并凝結(jié)在基體表面上。3、這種原子團和其他吸附原子碰撞結(jié)合，或著釋放一個單原子。4、穩(wěn)定核再捕獲其它吸附原子，或者與入射氣相原子相結(jié)合使它進一步長大成為小島。薄膜形成過程的計算機模擬： 蒙特卡羅方法又稱隨機模擬法或統(tǒng)計試驗法；分子動力學方法是一種古老的方法。在這種方法中對系統(tǒng)的典型樣本的演化都是以時間和距離的微觀尺度進行。 薄膜物理基礎知識大全第一章： 最可幾速度：平均速度：均方根速度：平均自由程：每個分子

47、在連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為自由程；其統(tǒng)計平均值成為平均自由程。常用壓強單位的換算 1Torr=133.322 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr 1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa真空區(qū)域的劃分、真空計、各種真空泵粗真空 1×105 to 1×102 Pa 低真空 1×102 to 1×10-1 Pa 高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa 超高真空 <1×10-6 Pa旋轉(zhuǎn)式機械真空泵 油擴散泵 復合分子泵 屬于氣體傳輸泵，即通過氣體吸入并排出真空泵從而達到排氣

48、的目的 分子篩吸附泵 鈦升華泵 濺射離子泵 低溫泵屬于氣體捕獲泵，即通過各種吸氣材料特有的吸氣作用將被抽氣體吸除，以達到所需真空。不需要油作為介質(zhì)，又稱為無油泵絕對真空計： U型壓力計、壓縮式真空計相對真空計： 放電真空計、熱傳導真空計、電離真空計機械泵、擴散泵、分子泵的工作原理，真空計的工作原理第二章：1. 什么是飽和蒸氣壓、蒸發(fā)溫度？ 在一定溫度下，真空室內(nèi)蒸發(fā)物質(zhì)的蒸氣與固體或液體平衡過程中所表現(xiàn)出來的壓力 規(guī)定物質(zhì)在飽和蒸氣壓為10-2Torr時的溫度2. 克-克方程及其意義？ 3. 蒸發(fā)速率、溫度變化對其影響？根據(jù)氣體分子運動論，在氣體壓力為P時，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁上的分子數(shù)

49、量，即碰撞分子流量（通量或蒸發(fā)速率）J：蒸發(fā)源溫度微小變化就可以引起蒸發(fā)速率的很大變化4. 平均自由程與碰撞幾率的概念。 蒸發(fā)分子在兩次碰撞之間所飛行的平均距離 熱平衡條件下，單位時間通過單位面積的氣體分子數(shù)為5. 點蒸發(fā)源和小平面蒸發(fā)源特性？能夠從各個方向蒸發(fā)等量材料的微小球狀蒸發(fā)源稱為點蒸發(fā)源（點源）。這種蒸發(fā)源的發(fā)射特性具有方向性，使得在 alpha 角方向蒸發(fā)的材料質(zhì)量和 cos(alpha) 成正比。6. 拉烏爾定律？如何控制合金薄膜的組分？ 在定溫下，在稀溶液中，溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┱魵鈮?乘以溶液中溶劑的物質(zhì)的量分數(shù) 在真空蒸發(fā)法制作合金薄膜時，為保證薄膜組成，經(jīng)常采用瞬時蒸發(fā)

50、法、雙蒸發(fā)源法等。7. MBE的特點？(分子束外延) 外延: 在一定的單晶材料襯底上，沿襯底某個指數(shù)晶面向外延伸生長一層單晶薄膜。1) MBE可以嚴格控制薄膜生長過程和生長速率。MBE雖然也是以氣體分子論為基礎的蒸發(fā)過程，但它并不以蒸發(fā)溫度為控制參數(shù)，而是以四極質(zhì)譜、原子吸收光譜等近代分析儀器，精密控制分子束的種類和強度。2) MBE是一個超高真空的物理淀積過程，即不需要中間化學反應，又不受質(zhì)量輸運的影響，利用快門可對生長和中斷進行瞬時控制。薄膜組成和摻雜濃度可以隨源的變化作迅速調(diào)整。3) MBE的襯底溫度低，降低了界面上熱膨脹引入的晶格失配效應和襯底雜質(zhì)對外延層自摻雜擴散的影響。4) MBE

51、是一個動力學過程，即將入射的中性粒子（原子或分子）一個一個地堆積在襯底上進行生長，而不是一個熱力學過程，所以它可以生長普通熱平衡生長難以生長的薄膜。5) MBE生長速率低，相當于每秒生長一個單原子層，有利于精確控制薄膜厚度、結(jié)構(gòu)和成分，形成陡峭的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。特別適合生長超晶格材料。6) MBE在超高真空下進行，可以利用多種表面分析儀器實時進行成分、結(jié)構(gòu)及生長過程分析，進行科學研究。8. 膜厚的定義？監(jiān)控方法？ 厚度：是指兩個完全平整的平行平面之間的距離。理想薄膜厚度：基片表面到薄膜表面之間的距離。 監(jiān)控方式見書上詳解P50第二章：1. 濺射鍍膜與真空鍍膜相比，有何特點？1) 任何物質(zhì)都可以濺射

52、，尤其是高熔點金屬、低蒸氣壓元素和化合物；2) 濺射薄膜與襯底的附著性好；3) 濺射鍍膜的密度高、針孔少，膜層純度高；4) 膜層厚度可控性和重復性好。5) 濺射設備復雜，需要高壓裝置；6) 成膜速率較低（0.01-0.5mm）。2. 正常輝光放電和異常輝光放電的特征？ 在正常輝光放電區(qū)，陰極有效放電面積隨電流增加而增大，從而使有效區(qū)內(nèi)電流密度保持恒定。 當整個陰極均成為有效放電區(qū)域后，只有增加陰極電流密度，才能增大電流，形成均勻而穩(wěn)定的“異常輝光放電”，并均勻覆蓋基片，這個放電區(qū)就是濺射區(qū)域。3. 射頻輝光放電的特點？i. 在輝光放電空間產(chǎn)生的電子可以獲得足夠的能量，足以產(chǎn)生碰撞電離；ii.

53、由于減少了放電對二次電子的依賴，降低了擊穿電壓；iii. 射頻電壓可以通過各種阻抗偶合，所以電極可以是非金屬材料。 4. 濺射的概念及濺射參數(shù)。 濺射是指荷能粒子轟擊固體表面（靶），使固體原子或者分子從表面射出的現(xiàn)象。1) 濺射閾值2) 濺射率及其影響因素3) 濺射粒子的速度和能量分布4) 濺射原子的角度分布5) 濺射率的計算5. 濺射機理 濺射現(xiàn)象是被電離氣體的離子在電場中加速并轟擊靶面，而將能量傳遞給碰撞處的原子，導致很小的局部區(qū)域產(chǎn)生高溫，使靶材融化，發(fā)生熱蒸發(fā)。 濺射完全是一個動量轉(zhuǎn)移過程 該理論認為，低能離子碰撞靶時，不能直接從表面濺射出原子，而是把動量傳遞給被碰撞的原子，引起原子的

54、級聯(lián)碰撞。這種碰撞沿晶體點陣的各個方向進行。 碰撞因在最緊密排列的方向上最有效，結(jié)果晶體表面的原子從近鄰原子得到越來越多的能量。 當原子的能量大于結(jié)合能時，就從表面濺射出來 6. 二極直流濺射、偏壓濺射、三極或四極濺射、射頻濺射、磁控濺射、離子束濺射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理二極直流濺射：是依賴離子轟擊陰極所發(fā)射的次級電子來維持輝光放電 靶與基板的距離以大于陰極暗區(qū)的3-4倍為宜。 直流二極濺射 射頻二極濺射偏壓濺射：結(jié)構(gòu)、基片施加負偏壓。三極或四極濺射：熱陰極發(fā)射的電子與陽極產(chǎn)生等離子體 靶相對于該等離子體為負電位、為使放電穩(wěn)定，增加第四個電極穩(wěn)定化電極射頻濺射：等離子體中的電子容易在射頻場中吸收能量

55、并在電場內(nèi)振蕩，與工作氣體的碰撞幾率增大，從而使擊穿電壓和放電電壓顯著降低。磁控濺射：使用了磁控靶在陰極靶的表面上形成一個正交的電磁場。濺射產(chǎn)生的二次電子在陰極位降區(qū)內(nèi)被加速成為高能電子，但是它并不直接飛向陽極，而在電場和磁場的作用下作擺線運動。高能電子束縛在陰極表面與工作氣體分子發(fā)生碰撞，傳遞能量，并成為低能電子。離子束濺射系統(tǒng)：離子束由惰性氣體或反應氣體的離子組成，離子能量高，它們打到由薄膜材料構(gòu)成的靶上，引起靶原子濺射，并在襯底上形成薄膜。第四章：1. 離子鍍膜系統(tǒng)工作的必要條件？1) 造成一個氣體放電的空間；2) 將鍍料原子(金屬原子或非金屬原子)引進放電空間，使其部分離化。2. 離子鍍膜的原理及薄膜形成條件？ 淀積過程為淀積原子在基片表面的淀積速率；為薄膜質(zhì)量密度；M為淀積物質(zhì)的摩爾質(zhì)量；NA阿佛加德羅常數(shù)。濺射過程：j是入射離子形