《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

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换算关系如何？

3. 机械泵、扩散泵、涡轮分子泵和低温泵的工作原理是什么？ 4. 为什么薄膜的主要PVD制备技术要在真空中完成？

5. 哪些是有油真空泵，哪些是无油真空泵？无油泵有哪些主要的优点？

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. 什麽是CVD和PVD薄膜制备技术？

8. CVD过程自由能与反应平衡常数的过程判据是什么？

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？

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、 填空题（每题5分）

1. 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 、 蒸发方法。

2. 分子泵是 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： 和 。 凡是自发的相变都应伴随者体系 能的降低。

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 = Pa；

1 atm = Pa；1 Torr = mmHg = Pa。 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： 、 、

、 ；常用的化学制备方法有： 、 、 等。 11. 溅射率的大小与 、 、 等因素有关。常用的溅射角? 在 范围，常用的溅射能量在 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： 的沉积速率（高或低）、 的样品温度（高或低）、 静电场（加或不加）和 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， 方法测得的是薄膜的光学厚度，而 方法测得的是薄膜的质量厚度。

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