当前位置:首页 >> 工学 >>

《薄膜材料与薄膜技术》复习题


《薄膜材料与薄膜技术》复习题 1. 薄膜材料与体材料的联系与区别。 1. 薄膜所用原料少,容易大面积化,而且可以曲面加工。例:金箔、饰品、太 阳能电池,GaN,SiC,Diamond 2. 厚度小、比表面积大,能产生许多新效应。如: 极化效应、表面和界面效 应、耦合效应等。 3. 可以获得体态下不存在的非平衡和非化学计量 比结构。如:Diamond: 工业 合成, 2000℃,5.5 万大气压, CVD 生长薄膜:常压,800 度.Mgx Zn1-x O: 体相 中 Mg 的平衡固溶度为 0.04, PLD 法生长的薄膜中,x 可 0~1. 4. 容易实现多 层膜, 多功能 薄膜。如:太 阳能电池、 超 晶格: GaAlAs/GaAs 5. 薄膜和基片的粘附性, 一般由范德瓦耳斯力、静电力、表面能(浸润)和 表面互扩散决定。范德瓦耳 2. 真空度的各种单位及换算关系如何? ? 1pa=1N/m2 (1atm)≈1.013×105Pa(帕) ? 1Torr≈1 / 760atm≈1mmHg 2 ? 1Torr≈133Pa≈10 Pa ? 1bar = 0.1MPa 3. 机械泵、扩散泵、涡轮分子泵和低温泵的工作原理是什么? 旋片式机械泵 工作过程: 1. 气体从入口进入转子和定子之间 2. 偏轴转子压缩空气并输送到出口 3. 气体在出口累积到一定压强,喷出到大气 工作范围及特点: Atmosphere to 10-3 torr 耐用,便宜 由于泵的定子、转子都浸入油中,每周期都有油进入容器,有污染。 要求机械泵油有低的饱和蒸汽压、一定润滑性、黏度和高稳定性。 油扩散泵 1. 加热油从喷嘴高速喷出,气体分子与油分子碰撞实现动量转移,向出 气口运动,或溶入油中,油冷凝后,重新加热时,排出溶入的气体,并 由出气口抽出; 2. 需要水冷,前级泵 3. 10-3 to 10-7 Torr (to 10-9 Torr,液氮冷阱) 优点: 耐用、 成本低,抽速快 无震动和声音 缺点: 油污染 涡轮分子泵特点: 1. 气体分子被高速转动的涡 轮片撞击,向出口运动 2.多级速度:30,000-60,000 rpm.转子的切向速度与分子运动速率相当 3. Atmosphere to 10-10 Torr 4. 启动和关闭很快 5. 无油,有电磁污染 6. 噪声大、有振动、比较昂贵.

低温泵(Cryopump)特点: 1.利用 20K 以下的低温表面来凝聚气体分子实现抽气,是目前最高极限真空的 抽气泵; 2.可对各种气体捕集,凝结在冷凝板上,所以工作一段时间后必须对冷凝板加 热“再生”; 3. “再生”必须彻底; 4. 加热“再生”温度 >200 °C 烘烤除去吸附的气体 5. 无油污染; 6. 制冷机式低温泵运作成本低, 较常采用。 4. 为什么薄膜的主要 PVD 制备技术要在真空中完成? 真空的特点是 a 气体分子的平均自由程大 b 单位面积上分子与固体表面碰撞的频率小 c 气体分子密度低 d 剩余气体对沉积膜的掺杂 想要得到高纯度的薄膜,就必须尽量在较高真空度的环境下,或是在不会与 薄膜材料产生反应的氩气等的惰性气体中进行。 e 改变反应进程 薄膜要求密致,纯度高,针孔小,然后真空可以提高沉积速率,降低对薄膜的 污染 5. 哪些是有油真空泵,哪些是无油真空泵?无油泵有哪些主要点? 机械泵和扩散泵是有油泵,涡轮分子泵,罗兹泵,离子泵,钛升华泵无有油, 6. 叙述热偶规、电离规测量真空度的原理和使用必须的注意事项。 7. 8. 什麽是 CVD 和 PVD 薄膜制备技术? CVD 过程自由能与反应平衡常数的过程判据是什么? CVD 装置? 10. CVD 薄膜沉积的必要条件是什么? 11. 说出 APCVD、LPCVD、PECVD 的原理和特点。 12. 什么是化学镀?它与化学沉积镀膜的区别?有何特点? 13. 电镀与化学镀有何区别?有那些主要应用? 14. Sol-Gel 成膜技术的特点和主要工艺过程是什么? 15. 说出四种以上薄膜的化学制备方法和四种以上物理制备方法? 16. 什么是饱和蒸气压?与蒸发温度的关系怎样? 17. 温度变化对蒸发速率有何影响? 18. 蒸发时如何控制合金薄膜的组分? 19. 膜厚的主要监控方法有哪些? 20. 什麽是辉光放电?它有哪些主要应用领域? 21. 溅射镀膜与真空镀膜相比,有何特点?

9. 写出 CVD 沉积 Si、SiO2、Si3N4、GaAs 薄膜的反应方程?各采用什么类型的

22. 溅射率的大小与那些因素有关?以 Ar 为溅射源,常温下能获得 较高溅射率的合适的溅射能量、溅射角度在什么范围? 23. 什麽是直流溅射?什麽是射频溅射?比较它们在原理、结构与使用方面的 异同点。 24. 溅射率的大小主要有哪五种因素决定?沉积率的大小又有哪些因素决定? 25. 试述磁控溅射的机理,主要优点是什麽? 26. 什麽是反应溅射?如何合理控制反应溅射条件得到需要的薄膜? 27. 多源蒸发与多靶溅射有哪些重要的用途?为了得到需要组分的多元弥散薄 膜,需要如何调节? 28. 离子束溅射沉积的主要优点是什么? 29. 离子镀膜的原理和特点是什么? 30. 离子助有那些类型,离子束增强沉积薄膜合成的原理是什么? 31. 有那些薄膜外延的手段?试比较它们的特点。 32. 描述薄膜形成的基本过程。 33. 什么是凝聚?入射原子滞留时间、平均表面扩散时间、平均扩散距离的概 念? 34. 什么是捕获面积?对薄膜形成的影响? 35. 凝聚过程的表征方法是什麽? 36. 核形成与生长的物理过程。 37. 核形成的相变热力学和原子聚集理论的基本内容? 38. 什么是同质外延、异质外延?失配度? 39. 形成外延薄膜的条件(外延材料、衬底、保护气氛等)? 40. 设计一种沉积制备 Fe0.75Cr0.2Mn0.05 均匀复合薄膜的合理方法。 41. 设计两种制备 TiN 薄膜的 PVD 方法。 42. 有哪些薄膜形貌分析的技术? 43. 有哪些薄膜结构分析的技术? 44. 有哪些薄膜组分分析的技术? 45. X 射线衍射基于什么原理?如何从 X 射线谱确定晶粒的尺寸? 46. RBS 基于什么原理?如何从产额谱确定二元合金的组分?47. 电子衍射与 X 射 线衍射有何异同?如何区别单晶、多晶和非晶的衍射图像? 48. 用 SIMS 技术分析材料的组分要注意什么问题? 49. XPS 和俄歇能谱适合分析材料的那些性能?有何限制? 50. 设计一套掺硼非晶硅薄膜的形貌、结构、组分、厚度的表征方法。 51. 设计一套 W-Ti 共掺 二氧化钒薄膜的形貌、结构、组分、厚度、价态的表

征方法。 52. 超硬材料的组成有那些规律? 53. 金刚石薄膜有什么特殊性能?如何制备? 54. 类金刚石薄膜与金刚石薄膜的差别是什么?有何应用? 55. CNx 薄膜的特性和合成方法如何? 56. 如何用磁控溅射制备形状记忆薄膜 NiTi? 57. 纳米材料有那些特殊性能? 58. 举出三种三族元素氮化物薄膜,说出它们的主要制备方法。 59. 三族元素氮化物的特性如何?谈谈主要应用领域。 60. 什么是巨磁电阻和庞磁电阻?巨磁电阻薄膜有什么应用?

一、 1.

填空题(每题 5 分) 热蒸发时沉积速率的大小与 、 、

等因素有关。在合金材料蒸发时,为了保证蒸发膜组分与源的一致,可采 用 2. 分子泵是 、 蒸发方法。 ,

泵(有油、无油) ,常用

等低真空泵的作其前级泵;分子泵正常使用时,腔体真空度必须达到 时才能与分子泵连通。在分子泵停止转动后,冷却水和机械泵可以 关闭。 3. 核形成有两种主要理论: 凡是自发的相变都应伴随者体系 4. 写出外延沉积 Si 薄膜的三种化学反应: 、 用 Si3N4 薄膜可用以下反应生成: 5. Pa,Torr,atm 都是真空的量度单位。1 N/m2 = 1 atm = Pa;1 Torr = Pa; mmHg = Pa。 。 和 能的降低。 、 ; 。

6. 化学气相沉积是常用的薄膜制备方法,根据气压、温度等不同的工艺条件, 发展了多种 CVD 方法,如: 、 、 等 。 、

7. X 射线衍射峰的极大值满足布拉格公式, 它的形式为: 式中,θ 为 与 的夹角;利用谢乐公式:



由 X 射线谱可计算晶粒的大小,其中 B 为衍射峰



8. 溶胶-凝胶是一种化学成膜方法,它的成膜工艺包括: 、 等主要工艺过程。 9. 机械泵是低真空泵,常用作 , 、 、



等高真空泵的 ,

前级泵;为了防止油对样品的污染,常用

等无油泵作高真空泵;在扩散泵停止后,应当保持冷却水畅通,在 分钟后可以关闭冷却水和机械泵。 10. 薄膜制备的常用物理沉积方法有: 、 有: 11. 溅射率的大小与 素有关。常用的溅射角 ? 在 范围。 12. 化学气相沉积必须具备的三个条件是: 、 13. 薄膜沉积的临界厚度大小决定於沉积速率、样品温度、是否加电场及样品 片的倾斜程度等。为了获得厚度均匀的超薄连续膜,通常采用: 积速率(高或低) 、 加)和 的样品温度(高或低) 、 的沉 、 、 、 、 、

;常用的化学制备方法 、 、 等。 等因

范围,常用的溅射能量在

静电场(加或不

沉积(倾斜或垂直) 。 、 、 、 、 ; ;

14. 常用的薄膜结构分析方法有: 常用的厚度测量方法有:

方法测得的是薄膜的形状厚度, 薄膜的光学厚度,而

方法测得的是

方法测得的是薄膜的质量厚度。

二、概念题(每题 10 分) 1. 叙述电离规测量真空度的原理和电离规的使用注意事项。 2. 溅射率与那些因素有关?对一定的溅射材料,如何选择合适的溅射条件得 到最大的溅 射率? 3. 可用那些方法测量薄膜的厚度?薄膜厚度的随线检测常用石英晶体振荡 器,它的厚度检测原理是什么? 4. 5. 简要叙述薄膜的主要生长过程。 什麽是化学镀?它与电镀成膜的主要差别什麽?如何在塑料的非金属材

料表面用化学镀方法镀金属层? 6. 金刚石薄膜与类金刚石薄膜的主要结构差别是什么?在其制备过程中原 子 H 起什么作用? 7. 叙述热偶规、电离规测量真空度的原理和注意事项。 8. 写出 CVD 沉积 Si、SiO2、Si3N4、GaAs 薄膜的反应方程? 9. Sol-Gel 成膜技术的特点和主要工艺过程是什么? 10. 11. 12. 13. 14. 蒸发与溅射有什么区别?各自的成膜特点是什么? 电镀与化学镀有何区别?有那些主要应用? 超硬材料的组成有那些规律? 说出 APCVD、LPCVD、PECVD 的原理和特点。 金刚石薄膜与类金刚石薄膜的主要结构差别是什么?在其制备过程中原

子 H 起什么作用?

三、设计题(每题 10 分) 1. 优质光学透明薄膜 ITO 由掺 8%左右 Sn 的 In2O3 构成,Sn 的 In2O3 的熔点 1913 oC, 密度为 7.18g/cm3; Sn 的熔点 231.93 oC, 7.31 g/cm3, 用学过 的知识,设计一种能制备 ITO 薄膜的合理工艺。 2. 为了制备一种 La0.9Ca0.1MnO3 巨磁阻薄膜,请用一种 PVD 技术,设计其详细 工艺过程,并说明要用的材料和该设计方案的可行性。 3. 已经用磁控溅射技术在 SiO2/Si 衬底上沉积了 NiAl 合金薄膜,请设计一 套表征该薄膜的表面形貌、形状厚度、结晶取向、电学性质和薄膜组分的 可行方案。 4. 需要制备 CuInSe2 薄膜,请选择最好的溅射设备,并设计溅射工艺。 5. 用哪些溅射工艺可以制备掺 10%Cr 的 TiN 薄膜?


赞助商链接
相关文章:
薄膜材料与薄膜技术复习资料
薄膜材料与薄膜技术 第一章 1.真空度划分: 粗真空:105-102Pa 接近大气状态 ...《薄膜材料与技术》复习... 14页 1下载券 薄膜物理与技术复习资料 8页 1下载...
薄膜材料与薄膜技术复习资料
薄膜材料与薄膜技术复习资料_工学_高等教育_教育专区。薄膜材料与薄膜技术复习...《薄膜材料与技术》复习... 14页 1下载券 薄膜物理与技术复习资料 8页 1下载...
《薄膜材料与薄膜技术》复习题2010
《薄膜材料与薄膜技术》复习题2010_其它考试_资格考试/认证_教育专区。《薄膜材料与薄膜技术》复习题 1. 薄膜材料与体材料的联系与区别。 2. 真空度的各种单位及...
《薄膜光学与技术》2012期末考试试题A-答案
《薄膜光学与技术》2012期末考试试题A-答案_教育学_高等教育_教育专区。薄膜考试试题 2012-2013 学年第 1 学期《薄膜光学与技术》期末考试试题(A 卷) 参考答案...
薄膜技术复习题
《薄膜材料与薄膜技术》复... 8页 免费 《薄膜光学与技术》期末复... 3页 5财富值 薄膜复习题 14页 免费 薄膜复习题纲 10页 2财富值 薄膜物理复习题 3页...
《薄膜光学与技术》期末复习题
2013《薄膜光学与技术》期末复习题一、填空题 1、在折射率为 3.5 的基底表面镀单层减反射膜,对于 4000nm 的光波,理论上能 达到最佳减反射效果的薄膜折射率为: ...
薄膜技术复习题
薄膜技术复习题_工学_高等教育_教育专区。南京理工大学 薄膜技术1. 为常用机械泵的结构图,试指出图中各部分的作用功能。 图 1 为常用机械泵的结构图,试指出...
薄膜材料技术复习题090526
《薄膜材料与薄膜技术》复... 8页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 ...
薄膜材料及其制备技术课程期末考试题
《薄膜材料及其制备技术》试题——材料科学与工程学院 2012 级研究生 1, 在 T=291K 时,水的表面张力系数(或表面能) s = 0.073N m- 1 , va = 18....
薄膜技术复习材料
《薄膜材料与薄膜技术》复... 7页 5财富值 《薄膜材料与薄膜技术》复... ...福大的薄膜技术期末复习资料福大的薄膜技术期末复习资料隐藏>> 一、薄膜:采用一定...
更多相关标签: