《气相沉积技术》PPT课件

《《气相沉积技术》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、赵风周物理学院八月21低维材料制备技术1第一章气相沉积技术薄膜极其制备方法真空技术基础真空蒸镀溅射镀膜离子镀化学气相沉积分子束外延离子束合成薄膜技术2第一节薄膜及其制备方法一、薄膜的定义和基本性质1.1薄膜(thinfilm)Athinfilmisalayerofmaterialrangingfromfractionsofananometer(monolayer)toseveralmicrometersinthickness.按照一定的需要，利用特殊的制备技术，在基体表面形成的纳米(单原子层)到微米级厚度

2、的膜层。31.2薄膜的基本性质力学性质导电性电阻温度系数密度时效变化4二、薄膜的形成过程及研究方法2.1薄膜的形成过程气相制备薄膜的过程大致可以分为成核和生长两个阶段基底表面吸附成膜原子后，吸附原子在表面进行扩散并相互作用，使吸附原子有序化，形成临界核，然后长大成岛和迷津结构，最后岛扩展结合成连续膜。临界核的大小，决定于原子间、原子与衬底的键能，并受到薄膜制备方法的限制。魔数（幻数，magicnumber）的限制5MagicNumberandShellStructure在质量丰度谱上有一个引人注目的特征：

3、具有某些特定原子数的团簇的丰度明显的高于其他原子数的团簇。这些“幸运”的数字称为魔数或者幻数1)ParticleorderInertatomclusters,suchasAr,Kr,XeMagicnumbersare1,13,55,147,309,561……6Mackay二十面体堆积72)MixedparticleandwaveordersCovalentelementclusters,suchasSi,Ge,CMagicnumberforSi,seemslike6,10Sphere-stickmodel

4、AnmoreinterestingexampleisC60MolecularorbitalcalculationgivesitsenergylevelsOtherlargercagestructuresC70,C84,C540,C9603)WaveorderSimplemetalclusters,suchasNa,KClustersof2,8,20,40,58……atomsarestablevalenceelectronsformanorderedquantumstateTheelectronsquant

5、izeanddecidethevariationsinstability8Na团簇的丰度谱。上图为实验结果，下图为理论计算的能量二级差分9薄膜的生长模式在清洁的晶体衬底上，薄膜的生长模式有三种，分别是Frank-vandeMerwe(FM)模式、Stranski-Krastanov(SK)模式和Vollmer-Weber(VW)模式10用A代表沉积原子，用B代表衬底原子，uAB表示衬底原子与沉积原子间的键能，uAA表示沉积原子之间的键能。FM生长模式一般发生在uAB>uAA、衬底晶格和沉积层晶格匹配良好的

6、场合，润湿角为零，B衬底上形成二维A晶核，晶核长大以后联结成单原子层，铺满一层后继续上述过程，这样的生长也就是逐层外延生长；VW生长模式一般发生在uAB

7、过程，比较直观，所用物理量多数可直接测量，适用于原子数较大的岛。统计物理学理论：从原子运动和相互作用角度讨论膜的形成过程和结构，应用范围更广，可以讨论少数原子的成核过程，但是物理量有些很难直接测到。(2)表面分析技术TEM、SEM、FIM、STM、AFM等等12三、薄膜的种类和应用四、薄膜的制备方法4.1一般的制备方法真空镀膜、离子镀膜、溅射镀膜、低压化学气相沉积、等离子体化学气相沉积、常压化学气相沉积、氧化法、电镀、涂敷、沉淀法、高压氧化法4.12气相沉积方法物理气相沉积(PVD)：真空蒸镀、溅射镀膜、

8、离子镀膜、脉冲激光沉积等等化学气相沉积(CVD)：CVD，MOCVD、PECVD等13第二节真空蒸镀一、真空蒸镀原理1.1膜料在真空状态下的蒸发特性真空蒸镀是将工件放入真空室，用一定的方法加热膜料，使之蒸发或升华，在工件表面凝聚成膜。蒸发速率：单位时间内膜料单位面积上蒸发出来的材料质量理想最高蒸发速率141.2蒸气粒子的空间分布蒸气粒子的空间分布显著的影响了蒸发粒子在基体上的沉积速率和基体上的膜厚分布。蒸气粒子的空间分布与蒸发