薄膜厚度测量设备与测量方法比较研究(5)
图2.3 SBD method
图2.4 PhiSweep method
2.2.2 在预成型的基片上沉积雕塑薄膜
沉积于空白基片上的斜柱状薄膜， 具有很大的随机排列特性。随着人们越来越重视倾斜沉积方法，并把它作为一种制备纳米结构的新技术，沉积具有周期排列的纳米柱体结构成为各国研究者关注的又一热点。通过倾斜沉积技术制各周期性的结构，基底的预成型是人们首先采取的措施。目前，报道比较多的是通过以下3种方法进行基底的预成型：(1)晶种成型；(2)光刻成型；(3)胶态白组装。
利用晶种在基片上预成型时，晶种的大小、间距和形貌是影响后期沉积具有周期结构倾斜柱体的主要因素。Jensen等人认为晶种的尺寸要在合适的平衡范围之内，防止一个晶种上会有多个柱体生长。对于特定的材料，倾斜柱体的柱径是一定的， 因此晶种的覆盖率要与沉积材料的堆积密度相匹配，否则就会导致柱体在最初生长时扩宽或者出现柱体分叉的情况。一般而言， 具有平坦顶部的垂直柱状结构的晶种有利于后期的倾斜柱体生长，而具有小土堆形状的晶种却会导致柱体进一步的扩宽，甚至得不到规则排列的周期性结构。然而，要制各大面积可重复的周期性纳米结构，光刻成型和胶态白组装是比较常用的方法。光刻成型是基于现在比较成熟的紫外光和电子束全息技术。Summer等人[10]运用电子束全息技术在基片上进行刻蚀，从而制各出直径、长度分别为90 nm、4 mm的Si纳米线阵列。随着沉积时间的延长，纳米线的阵列可以演变成具有叠层结构的纳米片。胶态白组装技术是利用一些便于形成规则形状和一定颗粒大小的胶体，如聚苯乙烯或者二氧化硅的单分散溶胶，将具有均一胶粒的溶胶涂覆在光滑的基片上，涂覆的胶体形成致密排列的单分子层，独立的柱体结构就沉积在这些规则排列的胶体颗粒上，从而形成规则排列的纳米阵列结构。Zhou等人[11]通过简单的涂覆法在单晶硅基片上制各了由直径为260 nm 的SiO2胶态纳米球形成片上制各了由直径为260 nm 的SiO2胶态纳米球形成的单分子层，然后在其上沉积了倾斜柱状结构Ta薄膜。研究发现，当沉积温度低于500℃时，倾斜柱体能够复制单分子层的规则排列，柱体呈规则的优尔方排列；但是当沉积温度增高至900℃时，柱体排列的随机性逐渐增加，至规则排列完全消失。作者认为形貌的无序性变化是由于随着温度的升高，原子问扩散程度增加，导致柱体问的竞争生长加剧，一些柱体柱径增加的同时，伴随着另一些柱体的消失，最后导致柱状形貌发生根本性的变化.
图2.5 Swing method
人们已经可以根据需要，通过基底的倾斜和旋转，生长出具有各种微观结构的薄膜。然而这些仅仅局限于简单的膜系，最多的是对单层膜的研究，并且，并没有投入到实际的生产当中，雕塑薄膜的重复性和稳定性还需要进一步提高，如何降低成本，实现批量生产有待进一步研究。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。
2.3雕塑薄膜的镀制
雕塑薄膜的镀制目前以斜沉积法为主，本次镀膜实验也是应用的斜沉积法，在本校南京理工大学的镀膜室里完成。使用的是光学镀膜机（PMC-90S镀膜机），实验用具为带倾角的模具，上面有螺丝来固定基片，保证基片在镀制时不发生偏移、掉落等情况。
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