雕塑薄膜及其制备方法研究+文献综述(4)
时间:2017-05-02 11:22 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1930年伯奇进行的关于扩散泵油的研究，使得高真空的制备成为可能，于是真空镀膜技术发展起来，薄膜制造逐渐成为了一种商业行为。 在1940年到1970年之间，为了满足新的数字时代的需要，磁性薄膜被人们制造出，透射电子显微镜等设备的发展，使得我们不仅仅了解了薄膜的各向异性光学、磁光盘、磁响应，还使我们了解了薄膜形态上的各向异性。 到了1950年，König和Helwig研究了如何使用定向蒸发，明确的指出，蒸发应该在低气压下进行，使得蒸气粒子沿着弹道到达基底，并且有一个低的吸附原子动能。他们还解释了阴影效应，而Holland发展了阴影效应的概念，用它来解释斜沉积薄膜的光的散射特性。 在60年代，一个定性的描述厚膜顶部形态的模型被建立起来了。在1969年，Movchan和Demchishin[24]在前苏联[25-27]将他们自己大量的对电子束蒸发厚膜的研究，和前人的薄膜形态学理论通过一个共同的因子——T/Tm联系起来。用这种相应的温度去表示对热力学产生的原子动能的测量，他们提供了一个结构区域模型来分类这一个大范围的材料中所被观测到的不同种类的形态。 到了70年代，扫描电子显微镜被普遍用于薄膜形态的特征观察。扫描电子显微镜使得表面特征的研究有了更高的分辨率，低于可见光波长。在研究了一个范围内的磁控溅射沉积金属膜后，Thornton扩展了结构区域模型。由于喷出的惰性气体原子的影响，增加了薄膜的原子动能，所以，气压被认为会影响原子动能。 70年代的末期，不仅仅是扫描电子显微镜和透射电子显微镜，场离子显微镜也在研究不同尺度的形态时，被投入了使用，用它来研究不同的尺度范围，从原子量级的原子团，到微米量级的表面特征。后来，同时用高能离子轰击成为了一个重要的沉积条件，使得人们可以更好的变化和控制薄膜的特性。 到了1980年中期，Russell Messier和他的同事得出了更低的气压意着更强力的能量轰击。更重要的是，他们提供了一个具有不规则样子的概念模型：被观察到的各种形态的纳米尺度的团簇来源于低能量的聚集。 随着观测设备的不断发展，薄膜的表面特征越来越清楚的呈现在我们的面前。然而，实时的在纳米尺度上观察薄膜的生长仍然未能实现。计算机的发展使人们可以通过大量的算法模拟薄膜生长的过程，从模拟中得到一些薄膜生长的效应，如阴影效应和再发射效应，这些效应可以很好的解释薄膜生长过程，和实际实验相符。了解了薄膜生长的规律，有利于根据人们的需要，制造出各种具有不同特性的薄膜。 3 雕塑薄膜 3.1 雕塑薄膜的生长理论 雕塑薄膜的生长理论主要基于阴影效应和再发射效应。 由于倾斜沉积的过程中存在着阴影效应（如图3-1），入射的粒子将被表面突起的点（峰）所捕获，在峰后的一部分区域将没有粒子到达，薄膜在这些阴影区域无法生长，这种效应将导致生成的雕塑薄膜中具有大量的孔洞。由于孔洞的存在,使得倾斜沉积的薄膜密度小于垂直入射得到的膜的密度[28]。 图3-1 阴影效应示意图 由于再发射效应的存在，粒子可以粘在碰撞点上，或者再发射出来，这决定于一个粘附的可能性，也叫做粘附因子。粘附因子是经过一系列复杂的物理或者化学过程后，所有原子或分子粘附在表面的可能性，因此，它代表着一个入射气流和界面相互作用的平均粘附性质。粘附因子的值和详细的能量以及再发射粒子的气流分布，可以很大一部分依赖于以前的实验生长参数，也可以定位于表面形态学。在一个相对较高能量入射气流的情况下，再发射也可以间接的来自于再溅射过程。再溅射过程包括一个表面原子被高能量的离子或原子轰击离开表面，再沉积到表面谷底。非粘附性原子将会被再发射，可以到达表面的其他的点，包括图3-1中所示的阴影山谷。 (责任编辑：qin) |