薄膜材料與薄膜技術(shù)復(fù)習(xí)資料

1、v1.0可編輯可修改填空題.真空區(qū)域的劃分粗真空：1 1051 102 Pa低真空：1 1021 10-1Pa高真空：1 10-11 10-6Pa超高真空：1 10-6Pa.分子泵分為牽引泵、渦輪分子泵和復(fù)合分子泵注：渦輪分子泵：抽氣能力高牽引分子泵：壓縮比大，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速較小.電阻真空計：真空室的壓強和燈絲電阻之間存在關(guān)系：PJ-RT ,測量范圍一 5 一 2 10 -10 Pa熱偶真空計：氣體壓強與熱電偶電動勢之間存在關(guān)系：P _測量范圍102 10 1Pa5、電離真空計包含類型：熱陰極電離真空計 冷陰極電離真空計 BA式電離真空計A:燈絲（發(fā)射極）F:柵極（加速極）G:收集極6、熱氧化

2、生長在充氣條件下，通過加熱基片的方式可以獲得大量的氧化物、氮 _化物和碳化物薄膜7.化學(xué)氣相沉積方法得到的膜的性質(zhì)取決于氣體的種類和沉積條件（如溫度）等v1.0可編輯可修改9用于制備各薄膜的化學(xué)氣相沉積涉及三個基本過程：反應(yīng)物的輸運過程，化學(xué)反應(yīng)過程,去除反應(yīng)副產(chǎn)品過程10化學(xué)氣相沉積過程中所經(jīng)常遇到的一些典型反應(yīng)有：分解反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)、氮化反應(yīng)、碳化反應(yīng)和化合反應(yīng)等11PECVD定義：等離子體中電子平均能量（120ev）,利用等離子體使大多數(shù)氣體電離或 分解的化學(xué)氣相沉積應(yīng)用：可以沉積各種材料包括：SiO2、Si3N4、非晶si : H 多晶si、sic等介電和半導(dǎo)體12電鍍：在水

3、溶液中，離子被溶入到薄膜以前經(jīng)歷了一下一系列過程去氫 放電 表面擴散成核結(jié)晶13電鍍法制備薄膜性質(zhì)取決于電解液、電極和電流密度優(yōu)點：薄膜的生長速度較快基片可以是任意形狀缺點：電鍍過程難以控制14真空蒸發(fā)技術(shù)的方法有：電阻加熱蒸發(fā)，閃爍蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，激光熔融蒸發(fā).弧光蒸發(fā).射頻加熱蒸發(fā)等16、離子鍍集氣體輝光放電、等離子體技術(shù)、真空蒸發(fā)技術(shù)于一身、大大改善了 薄膜的性能，兼有真空蒸發(fā)鍍膜和濺射的優(yōu)點。17、外延生長的主要技術(shù)有 分子束外延（MBE、液相外延（LPE）、熱壁外延（HWE） 和金屬有機物化學(xué)氣相沉積（MOCV）D。18、凝聚過程的必耍條件是吸附原子在基體表面的擴散運動v1.0可編

4、輯可修改21、組分表征主要技術(shù)有。簡答：1、化學(xué)氣相沉積的優(yōu)缺點優(yōu)點（已寫）缺點：化學(xué)反應(yīng)需要高溫反應(yīng)氣體會與基片或設(shè)備發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在化學(xué)氣相沉積中所使用的設(shè)備可能較為復(fù)雜，且有許多變量需要控制2、化學(xué)熱氧化生長、化學(xué)氣相沉積與真空蒸發(fā)有何不同答：化學(xué)熱氧化生長是通過加熱基片可以原位的生成所需的氧化物、氮化物等薄膜?；瘜W(xué)氣相沉積通過輸運薄膜組分物質(zhì)或反應(yīng)源物質(zhì)到基片，通過化學(xué)反應(yīng)原 位的生成薄膜。真空蒸發(fā)通過各種加熱方式使得各反應(yīng)源材料沉積到基片上，一般需要通過后期熱處理后形成薄膜。在薄膜的致密度和質(zhì)量上后者一般較好，且后者一般需要在真空條件下進行。3、簡述LB技術(shù)的過程定義：利用分子活性氣體

5、在氣液界面上凝結(jié)成膜， 將該膜逐次疊積在基片上形成 分子層。應(yīng)用：應(yīng)用這一技術(shù)可以生長有序單原子層、高度有序多原子層，其介電強度較 高過程見課本P30v1.0可編輯可修改4、簡述什么是磁控濺射及磁場的作用和優(yōu)缺點磁控濺射：磁力線延伸到襯底，對襯底進行適當(dāng)濺射，通過在靶陰極表面引入磁 場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。磁場的作用：約束帶電粒子提高等離子體密度以增加濺射率優(yōu)點：可在較低工作壓強下得到較高的沉積率， 可在較低基片溫度下獲得高質(zhì)量 薄膜。缺點：靶材利用率低，表面不均勻濺射、非均勻腐蝕及內(nèi)應(yīng)力不適用于強磁體5、簡述非平衡磁控濺射及特點對于一個常規(guī)的磁控濺射靶，改

6、變其磁場分布，使某一磁極的磁場相對于另一極 性相反的部分增強或者減弱，導(dǎo)致磁控濺射靶磁場的“非平衡”。這種濺射稱為 非平衡磁控濺射。特點：靶材的不均勻使用 腐蝕不均勻，內(nèi)應(yīng)力大 靶材使用壽命短 磁線外延到靶材時，少量外延到襯底，可以對襯底進行預(yù)清洗。6、簡述離子鍍的優(yōu)點離子鍍不僅兼具真空蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜的優(yōu)點還具有獨特的特點：所鍍薄膜與基片結(jié)合好到達(dá)基片的沉積粒子繞射性好可用于鍍膜的材料廣泛離子鍍沉積率高，鍍膜前對鍍件清洗工序簡單且對環(huán)境無污染。辨析：1、辨析紅外吸收光譜與拉曼光譜v1.0可編輯可修改紅外吸收光譜：構(gòu)成薄膜樣品分子振動的頻率一般從紅外延展到遠(yuǎn)紅外，用紅外線照射薄膜樣品時，與樣

7、品分子振動頻率相同的紅外線就會被分子共振吸收。每個分子都有確定的振動頻率，因此可用紅外光譜標(biāo)識薄膜中所含分子并確立分 子間的鍵合特征。拉曼光譜：可見光或紫外線照射在樣品上時，出來的散射光頻率會有稍許改變， 這種改變乃是由分子振動引起的。因此可用拉曼光譜測定這種頻率的改變， 從而 分析和鑒別薄膜樣品中的化學(xué)組成和化學(xué)鍵合。都是測定薄膜樣品中分子振動的。對于具有對稱中心的分子振動， 紅外不敏感，拉曼敏感；對于反對稱中心的分 子振動，則紅外敏感拉曼不敏感。對于對稱性高的分子，拉曼敏感。3.成核理論-毛細(xì)理論（熱力學(xué)界面能理論）和原子理論：相同之處：所依據(jù)的基本概念相同，所得到的成核速率公式形式也基本

8、相同。不同之處：兩個使用的能量不同，所用模型不同。熱力學(xué)界面能理論適合描述大尺寸臨界核。 因此，對于凝聚自由能較小的材料 或者過飽和度較小情況下進行沉積的情況比較適合。原子理論適合小尺寸臨界核。對于小尺寸臨界核，這時必須過飽和度很高才能 發(fā)生凝聚成核。由于這兩種理論所用模型的本質(zhì)差別，熱力學(xué)界面能理論所給出的有關(guān)公式 預(yù)示，隨著過飽和度的變化，臨界核尺寸和成核速率連續(xù)變化；相反，原子理論 則預(yù)示著它們不作連續(xù)變化。4、辨析直流、交流、三極濺射直流濺射：施加直流電壓，使真空室內(nèi)中性氣體輝光放電，正離子打擊靶材，使v1.0可編輯可修改靶材表面中性原子溢出。交流濺射：施加交流電壓。三極濺射：采用直流

9、電源，將一個獨立的電子源（熱陰極）中的電子注入到放電系統(tǒng)中，而不是從靶陰極獲得電子。7、LCVDW PCVD激光化學(xué)氣相沉積是通過使用激光源產(chǎn)生出來的激光束實現(xiàn)化學(xué)氣相沉積的一種方法（激光加熱非常局域化）光化學(xué)氣相沉積是高能光子有選擇性地激發(fā)表面吸附分子或氣體分子而導(dǎo)致鍵 斷裂、產(chǎn)生自由化學(xué)粒子形成膜或在相鄰的基片上形成化學(xué)物的沉積方法。同：都是通過使氣體分解達(dá)到化學(xué)氣相沉積的效果異：激活方式不同，前者為激光束激活，后者為光激活附：PECVD等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD定義：在等離子體中電子平均能量足以使大多數(shù)氣體電離或分解優(yōu)點：比傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積低得多的溫度下獲得單質(zhì)或化合物薄膜材

10、料缺點：由于等離子體轟擊，使沉積膜表面產(chǎn)生缺陷，反應(yīng)復(fù)雜，也使薄膜的質(zhì)量 有所下降。應(yīng)用：用于沉積各種材料，包括 SiO2、Si3N4,非晶Si: H、多晶Si、SiC等介 電和半導(dǎo)體膜。分類：射頻（R-PECED、高壓電源（PECVD、微波（m-PECVD、回旋電子加速微波（mECR-PECV Dv1.0可編輯可修改8、電鍍、化學(xué)鍍、陽極反應(yīng)沉積電鍍：電流通過導(dǎo)電液中的流動而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)最終在陰極上（電解）沉積某一物質(zhì)的過程。化學(xué)鍍：不加任何電場、直接通過化學(xué)反應(yīng)而實現(xiàn)薄膜沉積的方法陽極沉積反應(yīng)：不需采用外部電流源，在待鍍金屬鹽類的溶液中，靠化學(xué)置換的方法在基體上沉積出該金屬的方法。（依賴陽

11、極反應(yīng)）同：都是通過化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)的沉積過程異：電鍍涉及電化學(xué)反應(yīng)關(guān)注的是陰極沉積， 而化學(xué)鍍不涉及電化學(xué)反應(yīng)，陽極 反應(yīng)沉積涉及電化學(xué)反應(yīng)，但只在陽極。附：陽極沉積反應(yīng)與化學(xué)鍍的區(qū)別在于無需在溶液中加入化學(xué)還原劑，因為基體本身就是還原劑?；瘜W(xué)鍍需添加還原劑。兩者都不需要外加電場?；瘜W(xué)鍍、陽極沉積反應(yīng)不可單獨作為鍍膜技術(shù)，一般作為前驅(qū)鍍處理襯底或后續(xù) 鍍做保護層。電鍍可單獨作為鍍膜技術(shù)。9、真空蒸發(fā)與離子鍍真空蒸發(fā)是待蒸發(fā)材料在真空中被加熱蒸發(fā)或者升華轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵怪诠ぜ?者基片表面析出的過程。離子鍍是在真空條件下，利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物部分離化， 產(chǎn)生離子轟 擊效應(yīng)，最終將蒸發(fā)物或

12、反應(yīng)物沉積在基片上同：都需要真空條件，且都是物理氣相沉積技術(shù)異：離子鍍結(jié)合蒸發(fā)與濺射兩種薄膜沉積技術(shù)。 膜與基片結(jié)合好，離子鍍的粒子 繞射性，沉積率高，對環(huán)境無污染。v1.0可編輯可修改10、離子束與離子助離子束沉積(舊D):在離子束濺射沉積過程中，高能離子束直接打向靶材，將 后者濺射并沉積到相鄰的基片上。離子助沉積(IAD) P7711、外延生長分子束外延(MBE)定義：在超高真空條件下精確控制原材料的中性分子束強度，并使其在加熱的 基片上進行外延生長的一種技術(shù)。優(yōu)點：超高真空、可以實現(xiàn)低溫過程、原位監(jiān)控、嚴(yán)格控制薄膜成分及摻雜濃度液相外延生長(LPE)定義：從液相中生長膜，溶有待鍍材料的溶劑是液相外延生長所必需的。熱壁外延生長(HWE)定義：一種真空沉積技術(shù)，在這一技術(shù)中外延膜幾乎在接近熱平衡條件下生長， 通過加熱源材料與基片材料間的容器壁實現(xiàn)的。有機金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)定義：采用加熱方式將化