薄膜物理复习大纲解析.pptVIP

* 薄膜物理与技术课程复习 题型：填空、名解、简答、计算。 开卷考试！！！没有ppt的赶紧拷！！ * 1.1 气体分子运动论的基本概念 1. Maxwell-Boltzmann分布： 2. 平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。 3. 通量：气体分子对于单位面积表面的碰撞频率。 （克努森方程） 1 薄膜制备的真空技术基础 * 1.2 气体的流动状态和真空抽速 1. 气体的流动状态及划分标准： 分子流状态、粘滞流状态（层流状态、紊流状态 ） 克努森（Knudsen）准数 2. 流导：真空管路中气体的通过能力。 真空泵的理论抽速 实际抽速 例：气体容器尺寸为0.3m，气体分子平均自由程为0.5m，该气体处于哪种流动状态？ * 真空泵的工作原理、使用范围： 输运式真空泵（机械式气体输运泵，如旋片式机械真空泵、罗茨泵、涡轮分子泵；气流式气体输运泵，如油扩散泵 ） 捕获式真空泵（低温吸附泵、溅射离子泵） 1.3 真空泵简介 例：为了获得1x10-5Pa的高真空，可选择哪种真空泵？ * 1.4 真空的测量 1. 真空计的分类： 绝对真空计（U型真空计、压缩式真空计等） 相对真空计（放电真空计、热传导真空计、电离 真空计等） 2. 工作原理、适用范围 热偶真空规和皮拉尼真空规、电离真空规、薄膜 真空规 * 1. 物理气相沉积（PVD）及其特点 2. 平衡蒸气压：一定温度下，蒸发气体与凝聚相平衡过程中所呈现的压力。 3. 元素的净蒸发速率 质量蒸发速率 2 薄膜的物理气相沉积（I）—— 蒸发法 * 4. 衬底上沉积物质的质量密度： 点蒸发源 面蒸发源（Knudsen）余弦定律 5. 厚度均匀性的改善方法、阴影效应 衬底沉积物质的质量密度 * 6. 蒸发装置及其工作原理、沉积特点： 电阻式蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发、激 光蒸发、空心阴极蒸发 * 第三章 薄膜的物理气相沉积（Ⅱ） ——溅射法及其他PVD方法 1. 气体放电过程、等离子体、等离子体鞘层 2. 辉光放电的碰撞过程（弹性碰撞、非弹性碰撞） 3. 溅射、溅射法、离子轰击固体表面时发生的各种物理过程 4. 溅射产额及其影响因素 （入射离子能量、入射离子种类和被溅射物质种类、离子入射角度、靶材温度） * 5. 溅射沉积装置、工作原理及沉积特点 （直流溅射、射频溅射、磁控溅射、反应溅射、离子束溅射） 6. 其他物理气相沉积方法基本工作原理、特点 （离子镀 、反应蒸发沉积、离子束辅助沉积、 离化团束沉积、等离子体浸没式离子沉积） * 4 薄膜的化学气相沉积 1. 化学气相沉积及其特点、反应类型 （热解反应、还原反应、 氧化反应、置换反应、岐化反应、气相输运） 2. 热力学的应用（化学反应路径的选择） 3. 动力学影响因素 4. 化学气相沉积装置分类、特点 （高温和低温CVD装置，低温CVD装置、激光辅助CVD装置、金属有机化合物CVD装置，PECVD装置） * 5 薄膜的生长过程和薄膜结构 1. 薄膜的生长模式 （岛状生长、层状生长、层状-岛状生长） 2. 新相的自发形核理论 （系统自由能变、临界核心半径、临界形核自由能） 3. 薄膜的非自发形核理论 （自由能变、形核率、衬底温度和沉积速率对形核过程的影响） * 4. 核心相互吞并的机制及其驱动力 （奥斯瓦尔多吞并过程、熔结过程、原子团的迁移） 5. 薄膜的四种典型组织形态（特征、形成条件） 例：奥斯瓦尔多吞并过程的驱动力来自于 (a) 体扩散机制；(b) 热激活过程； (c) 表面扩散机制； (d) 岛状结构薄膜力图降低自身表面自由能的趋势。 * 1. 薄膜的厚度测量 光学测量的工作原理（光的干涉条件）、测量方法（不透明薄膜的等厚干涉和等色干涉法、透明薄膜的变角度干涉法和等角度反射干涉法） 机械测量法（表面粗糙度仪法、称重法与石英晶体振荡器法） 6 薄膜材料的表征方法 * 例：已知石英晶片厚度0.3mm，固有频率5MHz，密度2.65x103 kg/m3；铝薄膜密度2.7 x103kg/m3。求频率变化分别为2Hz和25Hz时铝薄膜的厚度。 * 2. 薄膜结构的表征手段、基本工作原理扫描电子显微镜（二次电子像、背反射电子像）透射电子显微镜（影像模式明场像、暗场像、高分辨晶体点阵像、衍射模式）X射线衍射方法低能电子衍射和反射式高能电子衍射扫描探针显微镜（扫描隧道显微镜、原子力显微镜、横向力显微镜、磁力显微镜、静电力显微镜） 例：原子力显微镜的接触工作模式是利