当前课程知识点:材料学概论 > 第13讲 薄膜技术及薄膜制备技术 > 13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件 > 13.1.6 等离子体与薄膜沉积
那么就是等离子体
等离子体
这个等离子体
希望同学们
有等离子体温度
这个等离子体注意
这个等离子体
有热等离子体
有这个低温等离子体
低温 低密度等离子体
我们用的这个等离子体
不像这个托克马克
用的这个受控热核反应力
那种等离子体
我们用
是低温的 低密度的等离子体
我们利用的这个等离子
就是让它气体放电
当然这里边有气体温度
和离子温度
电子温度等等这些东西
注意它这个温度的定义是什么
是二分之三KT
乘上它的能量
它的能量是二分之三KT
是这么定义的
它这个定义
跟我们平常的温度概念
是有差别的
注意到这个问题
好 这是形成等离子体的各种
所谓形成等离子体
都要它发生气体放电嘛
第一种就是二极型的
第二种是热电子放电型的
就是把这个空间当中
我有意识的引入一些个电子进去
这个电子进去以后
就碰撞原子
注意我们气体放电
我们这里边气体放电
所用的电离
都是用电子碰撞
电子碰撞原子
就是激发它核外的电子
有个激发过程
什么叫激发
从低能级到高能级上叫激发
这个过程它不发电叫激发
等弛豫的时候
从高能级到低能级过程当中
它才能放电
放电出来什么
出来这个特定的颜色
这叫什么
这叫辉光放电
电离是什么
电离不光要激发
而且把这个原子外层的电子
要打出去
打出去
使这两者脱离了
一个变成自由电子
一个变成电子
一个变成离子
这叫引起了气体放电
第三种方法
是磁场拘束型
这就是磁控放电
第四个是无极放电型
什么叫无极放电
因为前几个都有电极嘛
这个电极都在放电空间当中
一个正极 一个负极
一个正极 一个负极
无极放电型是什么意思
就是它是用一个线圈作为负载
把这个能量引到里面去
也是可以的
这个交流放电
13.56兆周
还有几个兆周
13.56兆周的
就是利用你这个电磁波
允许应用的
因为你不按照13.56兆周
你等于发射电台了
有人干涉你这个
还有一个是ER
ECR电子回旋共振型的
电子回旋共振型的放电等等
但是这些气体放电注意一条
都是拿电子碰撞原子使其电离
电子的能量
大概在150伏到200伏左右
是最佳的
看这个 这是等离子
等离子放电的这个
基本构成还有工作压力范围
二极放电型
热电的放电型
磁控放电型
还有无极放电型的
还有ER放电型的
ECR放电型的等等不同的类型
我们这个表
就看离子参与的沉积法示意图
及沉积离子的能量分布
能量分布
那么我们看到
这个图当中
越靠近右边
这个参与沉积的离子能量越高
离子能量越高
所谓离子
不见得都是离子
我们看看
那么最低是分子束外延
或者真空蒸镀
它所带有的能量是什么
注意真空蒸镀带有的能量是多少
是二分之三KT
二分之三KT
那个T是谁
注意那个T一定是绝对温度
绝对温度就是蒸发源
你蒸发了多高的温度
就是多少
就是那个二分之三KT
那你要想使它能量提高
就得提高蒸发源的温度
温度 温度
你也提高不了太多
两千度
两千五百度
差不太多了
所以这个能量不可能很高
我们举一个例子来讲
我们在学童以前
在河边上愿意弄泥
弄泥拿一块往墙上拽
拽 看谁的结合力比较高
谁的结合力比较高
谁拽的力量大
肯定是结合力比较高
是不是这意思
我们这个图的意思是什么
就是说这个沉积在表面上
要提高结合力
希望沉积的这个离子的能量
越高越好
那么你真空蒸镀
和分子束外延没别的办法
只能是加热
加热它的能量是多少
每一个离子能量二分之三KT
要变化的只是T
注意这个T是绝对温度
这个绝对温度你加热吧
你加热到一千五百度
一千六百度
一千七百度
你再高
它的能量范围
只是在多少
只是在零点几个电子伏
小于一个电子伏
那么我们就磁控溅射了
磁控溅射它的能量
为什么比较高了
它之所以能量比较高了
是因为有离子参与里面去了
离子参与里边
离子参与里边
它还有一个离子互相碰撞
原子变成离子
离子又变成原子
原子又变成离子
所以这些原子
表面上看这个原子
由于它互相交换过程
它被电场也加速了
加速的原因
可以到十个电子伏左右
离子镀的时候
它的离子可以到一千个电子伏
离子束沉积等等
离子束
这个图当中讲出来了
就是沉积的原子或者离子
所带的能量
当然能量越高越好
提高它的附着力嘛
好 另外一个
在薄膜沉积过程当中
有一个所谓针孔
要得到这个高质量的膜层
特别是在集成电路
现在已经到了十几个纳米了
特征线宽
我们平常灰尘是多少
是几十个微米嘛
如果你在电路当中有个灰尘
一个灰尘你沉积东西的时候
最后把那个灰尘掉了
就出来一个什么针孔
一个针孔出来就是个废品
一个针孔出来就是个废品
因此在薄膜沉积过程当中
包括集成电路
包括太阳能电池
包括发光二极管等等这些
必须在超净工作间里工作
超净工作间里边分级
一级 二级 一百级 一千级
一万级 注意
首先是在这种薄膜沉积过程当中
要用超净工作间
超净工作间是分级的
这个级是怎么定的
这个级
它有变化
过去有旧的
现在有新的
过去有旧
就是单位体积当中
多大尺寸的这个颗粒
有多少个
它是这么定义的
因为早期用每升当中
它是英制的单位
现在都变成公制的单位了
公制单位就是这样
你看这个图上当中
每立方英尺
每立方英尺是多少个
有多少个粒径
那么现在就是说
详细的内容
可以同学们看书
我这里要讲的是什么
就是每单位体积当中
多大粒径有多少个
多大粒径有多少个
那么你比方说
这张图当中
新一级他是指的是每立方米当中
它0.5的有几个
0.1的有几个
级数越高
他允许的这个颗粒怎么样
就越多
原则上讲
一千级的相当于一级当中
这个颗粒数可以扩大一千倍
如果一级的是一个
一千级的就允许有一千个
就是这个意思
我们知道
就是说在薄膜沉积过程当中
特别是在集成电路等等这些
要求你超净工作间
这个超净工作间的洁净度
是分级的
为什么用超净工作间
就是怕针孔
因此抽烟的不能进超净工作间
另外女同志化妆品
什么这些东西都得
把头发或者是都得盖起来
这都是这个道理
这是大气当中尘埃粒子
及大小范围
我们最关心的是PM2.5
PM2.5是在哪个范围之内
你看上面是粒子直径
从一千
这是粒子直径
这个是有的是一千
有的是纳米
这是0.3个纳米
好 这是你看
PM2.5这个是微米
这个是纳米
PM2.5是
你看是在哪个范围之内
是在沉降性的大气尘埃
这个烟雾对这个烟雾
灰尘这个影响是非常大的
这个影响是非常大的
这个图我们可以看到
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业



