真空镀膜技术的物理.ppt

影响薄膜生长的因素(续)

factorsaffectingthefilmgrowth1状态2具有的动能—动能高些，可以转变为在表面的迁移能，提高迁移率，晶核少而大；但动能过高，轰击基片，使表面产生缺陷，利于晶核生成，晶核变多3入射的方向—倾斜于表面，利于粒子在表面的迁移，不利于成连续膜4成膜方法蒸发初始晶核少而大，密度低；5溅射初始晶核多而小，密度高单击此处添加小标题5薄膜的结构单击此处添加小标题Structureoffilm薄膜的结构包括：

组织结构晶体结构表面结构1）组织结构（1）无定形（非晶）结构—无序结构，玻璃态结构。近程有序，远程无序，无晶体特征类无定形结构——由极小〔＜2nｍ＝的晶粒无序排列而成。（2）多晶结构——微晶薄膜，由许多微晶（10~100nm）排列超微粒薄膜，由许多微晶（＜10nm＝排列排列方式：无序多晶薄膜——无序排列晶粒择优取向——锥形（准柱形）结构；柱形结构；纤维结构（3）单晶结构——外延薄膜。以特定的单晶晶面作为基体表面，生长出具有基体晶体结构的单晶薄膜-称为外延薄膜晶体结构——晶体薄膜中微晶的晶型和晶格常数近似认为：微晶的晶体结构与块状材料相同，只是晶粒的取向和大小与块状材料不同。01表面结构——主要影响因素：基片温度，表面粗糙度，气体压力，膜晶体结构03实际上：薄膜的实际表面积＞＞几何面积，厚膜可能大于100倍。05实际偏差很大02理论上讲：薄膜应具有尽可能小的表面积（理想平面）以降低自身能量。04因为有许多孔洞，内表面积很大06产生孔洞的原因：某些优先生长的峰状微晶产生阴影效应，使某些局部无法受到气相原子的入射；残余气压过高时，入射原子在气相中先凝结成微粒，再在基片上松散堆积，多孔性；基片温度低，无表面迁移和重新排列2.6薄膜的力学性质及其影响因素Filmpropertiesandtheiraffectingfactors薄膜性质包括：力学、电学、磁学、光学、化学、热学等方面。本节主要讲薄膜的力学性质：薄膜的力学性质与薄膜的结构密切相关，最主要的力学性质是附着强度，内应力，弹性、强度、硬度和耐磨性等。附着性能（附着强度）取决于薄膜生长的初始阶段，而其它力学性质主要依从于薄膜的生长阶段和结构类型。1）薄膜应力薄膜单位面积截面所承受的来自基片约束的作用力应力的大小：拉应力—薄膜沿膜-基界面收缩，基体对膜层产生拉应力，取正值压应力—薄膜沿膜-基界面扩展，基体对膜层产生压应力，取负值薄膜应力会影响薄膜的机械、电、磁、光等性质，还会产生膜基界面的剪切力薄膜内应力沿膜厚分布是不均匀的，膜脱落后常卷曲。添加标题淀积内应力薄膜形成与生长过程中产生的应力添加标题其中包括淀积内应力和附加内应力：添加标题本征应力：膜层生长及其结构变化而产生的应力（内应力），添加标题降低热应力的方法：要求选材热胀系数接近；沉积时基片温度不要太高、分布均匀，添加标题热应力：膜材与基体材料的热胀系数不同而产生的应力（外应力）添加标题薄膜与基片晶格失配（常数不同）；晶核合并、薄膜中的微孔、缺陷、薄膜的相变、自发退火等过程引起的体积变化（体积变大压应力，体积变小拉应力）（2）应力的起因与分类：

包括热应力和本征应力两部分添加标题应力测量：悬臂法光学测位移添加标题内应力会在膜基界面间产生剪应力，影响附着强度添加标题附加内应力：由于暴露大气后产生氧化、氮化而吸收气体，体积变大2）附着强度（附着力）定义在膜-基界面处，使薄膜与基片分离所需要的垂直于界面的张力或平行于界面的剪切力。薄膜的附着性能——薄膜本身脆而易碎，为使之耐用，可靠，必须牢固地依附于基片上，附着性能就是薄膜与基片相互结合的性能。主要取决于二者界面的情况。附着类型：简单附着：有清楚的突变界面附着能在数值上等于分开单位附着面所需要的功——附着能——薄膜表面能；——基片表面能如果是单纯的物理附着，附着力主要是范德华力。对简单附着影响最大的是表面污染。010203040506扩散附着：由于两种材料相互扩散，溶解而形成渐变界面单击此处添加小标题中间层附着：在薄膜和基片间形成化合物中间层单击此处添加小标题实现扩散附着的方法：基片加热法，离子注入法，离子轰击法等。单击此处添加小标题中间层可以是一种或多种化合物，可以是膜、基及气体成分的化合物单击此处添加小标题如果是单纯物理附着，提高附着性能的原因可以解释为实际