項(xiàng)目一 真空及真空獲得

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1、光學(xué)薄膜技術(shù)賀軍峰主編光電工程系河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院64目錄項(xiàng)目一真空及真空獲得3任務(wù)一、真空的定義3任務(wù)四、區(qū)域劃分4任務(wù)五、真空度對薄膜工藝的影響4任務(wù)七、真空泵5任務(wù)八、真空測量8項(xiàng)目二物理氣相沉積11任務(wù)一、物理氣相淀積（PhysicalVaporDeposition,PVD）的第一類11任務(wù)二、在PVD中的第二大類18項(xiàng)目三硅化學(xué)氣相外延26任務(wù)一、CVD概況26任務(wù)二、反應(yīng)機(jī)制分析29任務(wù)三、生長動(dòng)力和機(jī)制36任務(wù)四、成核42任務(wù)五、摻雜劑的引入44任務(wù)六、表面形態(tài)和外延缺陷49任務(wù)七、生長工藝53任務(wù)八、CVD外延生長的特點(diǎn)58任務(wù)九、C

2、VD在器件上的應(yīng)用59任務(wù)十、結(jié)論59項(xiàng)目四硅分子束外延60任務(wù)一、基本概況60任務(wù)二、分子束外延的發(fā)展歷史背景61任務(wù)三、硅分子束外延的重要性63任務(wù)四、外延生長設(shè)備63任務(wù)五、表面制備68任務(wù)六、外延生長69任務(wù)七、摻雜74任務(wù)八、低能離子注入摻雜89項(xiàng)目五硅液相外延96任務(wù)一、液相外延生長的原理：96任務(wù)二、過冷生長動(dòng)力學(xué)（逐步冷卻，冷卻速率恒定）97任務(wù)三、設(shè)備和試驗(yàn)方法：99任務(wù)四、LPE的特點(diǎn)100任務(wù)五、LPE的應(yīng)用10164項(xiàng)目一真空及真空獲得許多薄膜技術(shù)是在真空下實(shí)現(xiàn)的，“真空”是許多薄膜制備的必要條件，因此，掌握一定的真空知識(shí)是必需

3、的。任務(wù)一、真空的定義壓力低于一個(gè)大氣壓的任何氣態(tài)空間。氣體處于平衡時(shí)，氣體狀態(tài)方程P=nkTP：壓強(qiáng)（Pa），n：氣體分子密度（個(gè)/米3），k：玻爾茲曼常數(shù)（1.3810-23J/K），V：體積（m3），m：氣體質(zhì)量（kg），M：分子量（kg/mol），R：氣體普適常數(shù)，T：絕對溫度（K），R=NA·k，NA：阿佛伽德羅常數(shù)（6.0231023/mol）（個(gè)/米3）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，任何氣體分子的密度31019個(gè)/cm3，“真空”是相對的。P=1.3310-4Pa,T=293k,n=3.21010個(gè)/cm3任務(wù)二、真空表示：氣體熱運(yùn)動(dòng)概率：自由程：：分子

4、直徑。T=25Cl·P=0.667(cm.Pa)64任務(wù)三、真空度單位：度量真空是以壓強(qiáng)為單位的，壓強(qiáng)高，真空度低，壓強(qiáng)低，真空度高。米千克秒制：1Pa=1牛頓/米2=1千克/米·秒2=10達(dá)因/cm2=7.510-3Torr1毫米汞柱（mmHg）=atm=1Torr=133.3Pa=1.00000014Torr任務(wù)四、區(qū)域劃分隨著真空度的提高，“真空”的性質(zhì)逐漸發(fā)生變化，經(jīng)歷著氣體分子數(shù)的量變到“真空”質(zhì)變的若干過程，構(gòu)成了“真空”的不同區(qū)域。為了便于討論和實(shí)際應(yīng)用，常把真空劃分為粗真空、低真空、高真空和超高真空四個(gè)區(qū)域，各區(qū)域的物理特性如表1-1所

5、示。表1-1各真空區(qū)域的物理特性區(qū)域物理特性粗真空低真空高真空超高真空真空度范圍(Pa)>103103~10-110-1~10-6<10-6平均自由程(cm)<10-410-4~55~105>105氣流特點(diǎn)1.以氣體分子間的碰撞為主2.粘滯流過渡區(qū)域1.以氣體分子與器壁的碰撞為主2.分子流平均吸附時(shí)間氣體分子以空間飛行為主氣體分子以吸附停留為主任務(wù)五、真空度對薄膜工藝的影響1、減少蒸發(fā)分子與殘余氣體分子的碰撞。2、抑制它們之間的反應(yīng)，減少對襯底表面的玷污。殘余氣體分子到達(dá)基板的速率由下式給出：P：壓強(qiáng)，NA：阿佛伽德羅常數(shù)（6.0231023/mol）

6、T：絕對溫度，R：氣體普適常數(shù)MG：殘余氣體的分子量任務(wù)六、真空的獲得：64Pui：泵對i氣體的極限壓強(qiáng)（帕）。Qi：室內(nèi)各種氣源（帕·升/秒）。Si：泵對i氣體的抽氣速率（升/秒）Pi：i氣體的分壓（帕）Pa，V：真空室容積。任務(wù)七、真空泵1、機(jī)械泵：組成部件，定子、轉(zhuǎn)子，嵌于轉(zhuǎn)子的兩個(gè)旋片以及彈簧。工作原理：玻意耳馬略特定律，PV=K。P1(V+V)=P0VV：真空室體積V：泵內(nèi)空腔體積P0：初始壓強(qiáng)nPnPm（極限壓強(qiáng)）圖1-1旋片機(jī)械泵的結(jié)構(gòu)64圖1-2旋片機(jī)械泵的四個(gè)典型的工作位置泵的理論抽速：S=2V（升/秒）：轉(zhuǎn)速，=1000轉(zhuǎn)/分，V=

7、1/4升，S=500升/分=8升/秒考慮到有害空間，實(shí)際比理論小，有一系數(shù)v，則實(shí)際抽氣速率：機(jī)械泵油：密封，潤滑兩大作用。對水蒸汽等可凝性氣體很大困難。2、擴(kuò)散泵工作原理：依靠從噴嘴噴出的高速（200米/秒），高密度的蒸汽流而輸送氣體的泵。以油為工作蒸汽的稱為油擴(kuò)散泵。油擴(kuò)散泵結(jié)構(gòu)及工作原理圖如圖1-3所示。它必須與機(jī)械泵配合使用。Error!Referencesourcenotfound.Pf：前級真空壓強(qiáng)n：蒸汽分子密度U：油蒸汽速度L：出氣口至進(jìn)氣口的蒸汽流擴(kuò)散長度D0：常數(shù)64圖1-3擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)及工作原理3、分子泵圖1-4臥式渦輪分子泵的結(jié)

8、構(gòu)示意圖工作原理：處于氣體中的固體表面以一定方向運(yùn)動(dòng)，所有飛到這表面的氣體分子，經(jīng)過碰撞后都具