Surface Phases on Silicon pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lifshits, V. G./ Saranin, A. A./ Zotov, A. V.

出品人:

页数:462

译者:

出版时间:1994-12

价格:888.00 元

装帧:

isbn号码:9780471948469

丛书系列:

图书标签:

• Silicon
• Surface Science
• Surface Chemistry
• Semiconductor Surfaces
• Thin Films
• Materials Science
• Physics
• Chemistry
• Nanotechnology
• Surface Analysis

《薄膜沉积技术原理与应用》 内容简介： 本书深入探讨了现代材料科学与工程领域中至关重要的薄膜沉积技术，系统阐述了其基本原理、各类主流工艺、关键影响因素以及在众多高科技产业中的广泛应用。从微观的原子层级控制到宏观的器件性能优化，本书力求为读者提供一个全面、详尽且实用的知识体系。 第一部分：薄膜沉积的基础理论 薄膜的形成并非简单的物质堆积，而是涉及复杂的物理化学过程。本部分将从原子与表面的相互作用这一根本出发点，揭示薄膜生长过程中的基本规律。 成核理论： 任何薄膜的生长都始于基底表面的成核。本书将详细介绍齐相成核（Volmer-Weber）、层状成核（Frank-van der Merwe）和岛状-层状混合成核（Stranski-Krastanov）等经典成核模型。我们将解析这些模型在不同材料体系和沉积条件下的适用性，以及核的形核密度、尺寸和分布如何影响最终薄膜的结构和性能。例如，理解岛状生长机制对于控制纳米结构的形成至关重要，而层状生长则是制备高质量外延薄膜的关键。 表面扩散与迁移： 成核之后，吸附原子在基底表面上的扩散和迁移是薄膜连续生长的重要驱动力。本书将深入分析表面扩散系数的温度依赖性、扩散路径以及扩散过程中的能量势垒。同时，我们将讨论表面迁移率如何影响薄膜的均匀性、致密性和晶粒取向。掌握这些理论有助于优化沉积温度和沉积速率，以获得更优的薄膜质量。 应力与形变： 薄膜在生长过程中往往会产生内应力，这可能源于晶格失配、热膨胀系数差异、原子沉积动力学或相变等因素。本书将详述薄膜内应力的来源、测量方法（如X射线衍射、光学测量）以及其对薄膜结构（如晶粒取向、畴结构）和器件性能（如附着力、可靠性）的影响。我们将介绍减应力技术，例如通过调整沉积参数或引入应力缓和层来控制薄膜的内应力，以防止薄膜开裂、脱落或导致器件失效。 生长模式与微观结构： 薄膜的生长模式直接决定了其微观结构，包括非晶态、多晶态、准晶态或外延单晶。本书将系统介绍不同生长模式下的薄膜微观结构特征，如晶界、位错、空位、杂质分布等。我们将探讨如何通过调控沉积参数来控制薄膜的晶粒尺寸、晶粒取向（如择优取向、随机取向）以及相分布，从而实现对薄膜光学、电学、磁学和机械性能的精确调控。 第二部分：主流薄膜沉积工艺详解 为了实现薄膜的制备，存在多种成熟且不断发展的沉积技术。本部分将详细介绍其中最具代表性的几类工艺，阐明其工作原理、设备组成、工艺流程以及各自的优缺点。 物理气相沉积（PVD）： PVD是最为广泛应用的薄膜制备技术之一，其核心在于通过物理方法将材料从源物质转移到基底表面。 蒸发（Evaporation）： 包括电阻加热蒸发、电子束蒸发和分子束外延（MBE）。我们将详细解析其蒸发源的设计、蒸发过程中的温度控制、真空度的要求以及蒸发粒子在真空中的飞行路径。MBE作为一种高度精确的外延生长技术，其原子束流的精确控制、基底温度的稳定以及原位表征技术（如RHEED）的应用将是重点。 溅射（Sputtering）： 包括直流（DC）溅射、射频（RF）溅射和磁控溅射。本书将深入分析溅射靶材的选择、等离子体的产生与维持、溅射粒子与靶材的相互作用、以及基底偏压和反应气体对薄膜特性的影响。我们将重点介绍磁控溅射如何通过引入磁场提高溅射效率和能量利用率，以及反应溅射在制备化合物薄膜中的重要作用。 脉冲激光沉积（PLD）： PLD利用高能脉冲激光烧蚀靶材，产生等离子体羽流并在基底上沉积。我们将分析激光参数（能量密度、脉冲宽度）、靶材性质、靶基距离和环境气体对等离子体形成和薄膜生长的影响。PLD尤其适用于制备复杂组分的氧化物和高温超导薄膜。 化学气相沉积（CVD）： CVD是一种通过气相化学反应在基底表面形成薄膜的技术，具有生长速率快、薄膜致密、成分可控等优点。 常压CVD（APCVD）与低压CVD（LPCVD）： 分别介绍其工艺特点、设备要求和应用领域。LPCVD通过降低反应压力，可以获得更好的薄膜均匀性和致密性。 等离子体增强CVD（PECVD）： PECVD利用等离子体活化反应气体，降低了反应温度，是制备热敏材料薄膜的关键技术。本书将深入探讨等离子体参数（频率、功率、气体组分）对薄膜沉积速率、成分、应力和介电常数的影响。 金属有机化学气相沉积（MOCVD）： MOCVD是制备III-V族和II-VI族半导体外延层、LED、激光器等器件的核心技术。我们将详细解析金属有机前驱体的选择、输运、反应机理、以及MOCVD设备中反应腔的设计和温度控制。 原子层沉积（ALD）： ALD是一种基于自限性表面反应的逐层沉积技术，能够实现极高的厚度控制精度和优异的包覆性。本书将详细阐述ALD的自限性化学反应过程，包括脉冲式前驱体和反应气体的引入、表面吸附、化学反应和副产物脱附等步骤。我们将讨论ALD在制备超薄栅介质层、缓蚀层、光学涂层等方面的独特优势。 其他沉积技术： 简要介绍溶液法（如旋涂、喷涂、溶胶-凝胶法）和电化学沉积等技术，并探讨其在特定材料制备中的应用。 第三部分：关键工艺参数与薄膜性能调控 薄膜的最终性能并非孤立存在，而是与沉积过程中的诸多参数息息相关。本部分将系统梳理这些关键参数，并深入分析其如何影响薄膜的结构、成分、形貌和物理性质。 基底材料与表面处理： 基底的晶体结构、表面粗糙度、表面化学性质以及是否进行预处理（如清洗、氧化、钝化）对薄膜的成核、生长和附着力有着决定性影响。 沉积温度： 温度是影响原子迁移率、反应速率和相转变的关键因素。低温沉积有利于抑制结晶，制备非晶薄膜；高温沉积则有利于结晶，获得高质量的外延或多晶薄膜。 沉积速率： 沉积速率影响着原子到达基底表面的时间间隔，进而影响成核密度、晶粒生长和薄膜的致密性。 真空度与环境气体： 真空度直接影响溅射或蒸发粒子的平均自由程，进而影响薄膜的均匀性和纯度。反应气体种类、分压和流量是制备化合物薄膜的关键。 等离子体参数（PECVD/RF溅射）： 等离子体的电子能量、离子能、等离子体密度和反应气体组分直接影响薄膜的化学反应、溅射效率和薄膜的掺杂水平。 基底偏压： 在溅射和PECVD中，基底偏压可以控制溅射离子的能量，从而影响薄膜的致密性、内应力、附着力以及薄膜中的缺陷密度。 磁场（磁控溅射）： 磁场强度和配置决定了等离子体在靶材附近的约束能力，影响溅射效率、等离子体密度和溅射粒子能量。 前驱体化学（CVD/ALD）： 前驱体的选择、浓度、输运和反应活性直接决定了薄膜的成分、生长速率和薄膜质量。 退火处理： 在沉积完成后进行适当的退火，可以优化薄膜的晶体结构，降低缺陷密度，改善电学和光学性能。 第四部分：薄膜沉积技术的表征与分析 为了理解薄膜的形成过程并评价其性能，需要一系列的表征技术。本部分将介绍用于分析薄膜结构、成分、形貌和物理性质的常用表征手段。 结构表征： X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）。 成分分析： X射线光电子能谱（XPS）、 Auger电子能谱（AES）、能量色散X射线光谱（EDX）、二次离子质谱（SIMS）。 形貌与表面分析： 原子力显微镜（AFM）、SEM、表面形貌仪。 光学性能表征： 紫外-可见吸收光谱、反射光谱、椭偏仪。 电学性能表征： 四探针法、霍尔效应测量、C-V测量、I-V特性测试。 机械性能表征： 纳米压痕、划痕试验。 第五部分：薄膜沉积技术的典型应用 薄膜沉积技术是现代高科技产业的基石，其应用领域极其广泛。本部分将列举几个代表性的应用场景，展示薄膜技术在实际器件中的关键作用。 微电子学： 半导体器件中的栅介质层、接触层、互连线、以及各种功能薄膜（如阻挡层、缓冲层）。 光电子学： LED、激光器、太阳能电池、光学涂层（如抗反射涂层、高反射涂层）、光探测器。 磁性材料： 磁头、硬盘、磁存储器件、磁传感器。 表面工程： 涂层（如硬质涂层、耐磨涂层、防腐涂层）、催化剂载体、生物医用材料涂层。 显示技术： LCD、OLED显示屏中的透明导电薄膜、发光层、电荷传输层。 MEMS/NEMS： 微机电系统和纳机电系统中的结构层、功能层。 本书特色： 理论与实践相结合： 既深入剖析了薄膜沉积的物理化学原理，又详细介绍了各类主流工艺的设备和操作要点。 体系完整： 从基础理论到先进工艺，再到性能表征和应用，构成了一个完整的知识链条。 图文并茂： 配以大量的示意图、实验照片和数据图表，帮助读者更直观地理解抽象概念。 面向读者： 适合高等院校材料科学、物理、化学、电子工程等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的科研人员和工程师。 通过对本书的学习，读者将能够深入理解薄膜沉积技术的精髓，掌握不同沉积方法的原理和操作，能够根据具体需求选择和优化合适的沉积工艺，并能有效进行薄膜性能的表征与分析，从而在相关领域的研究和开发中取得更大的进展。

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