文档介绍：先进材料制备技术
化材学院李涓
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研究生课程
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1 薄膜材料的制备
薄膜的形成机理
物理气相沉积
化学气相沉积
化学溶液镀膜法
液相外延制膜法
膜厚的测量与监控
先进材料制备技术

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薄膜的形成机理
薄膜材料在现代科学技术中应用十分广泛,制膜技术的发展也十分迅速。
制膜方法—分为物理和化学方法两大类；
具体方式上—分为干式、湿式和喷涂三种，而每种方式又可分成多种方法。
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薄膜的形成机理
薄膜的生长过程
(1) 核生长型（Volmer Veber型）
特点：到达衬底上的沉积原子首先凝聚成核，后续飞来的沉积原子不断聚集在核附近，使核在三维方向上不断长大而最终形成薄膜。

这种类型的生长一般在衬底晶格和沉积膜晶格不相匹配（非共格）时出现，大部分的薄膜的形成过程属于这种类型。
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薄膜的形成机理
薄膜生长的四个阶段
a. 成核：在此期间形成许多小的晶核，按同济规律分布在基片表面上；
b. 晶核长大并形成较大的岛：这些岛常具有小晶体的形状；
c. 岛与岛之间聚接形成含有空沟道的网络
d. 沟道被填充：在薄膜的生长过程中，当晶核一旦形成并达到一定尺寸之后，另外再撞击的离子不会形成新的晶核，而是依附在已有的晶核上或已经形成的岛上。分离的晶核或岛逐渐长大彼此结合便形成薄膜。
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薄膜的形成机理
(2) 层生长型（Frank-Vanber Merwe型）
特点：沉积原子在衬底的表面以单原子层的形式均匀地覆盖一层，然后再在三维方向上生长第二层、第三层……。
一般在衬底原子与沉积原子之间的键能接近于沉积原子相互之间键能的情况下（共格）发生这种生长方式的生长。
以这种方式形成的薄膜，一般是单晶膜，并且和衬底有确定的取向关系。例如在Au衬底上生长Pb单晶膜、在PbS衬底上生长PbSe单晶膜等。
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薄膜的形成机理
(3) 层核生长型（Straski Krastanov型）
特点：生长机制介于核生长型和层生长型的中间状态。当衬底原子与沉积原子之间的键能大于沉积原子相互之间键能的情况下（准共格）多发生这种生长方式的生长。
在半导体表面形成金属膜时常呈现这种方式的生长。例如在Ge表面上沉积Cd，在Si表面上沉积Bi、Ag等都属于这种类型。
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薄膜的形成机理
在薄膜的三种生长方式种，核生长型最为普遍，在理论上也较为成熟，我们主要讨论这种类型的形成机理。
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成核阶段
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成核阶段
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