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技术文章

薄膜的凝结吸附过程

   凝结过程是指从蒸发源中或溅射靶上被蒸发或溅射出来的原子、离子或分子人射到基底表面之后,从气相到吸附相,再到凝结相的一个相变过程,它是薄膜形成的*个阶段。
    固体表面与固体内部在晶体结构上的重大差异就是原子或分子间的化学键中断。原子或分子在固体表面形成的这种中断键称为不饱和键或悬挂键。这种键具有吸引外来原子或分子的能力。人射到基体表面的气相原子被这种悬挂键吸引住的现象称为吸附。如果吸附仅仅是由原子电偶极矩之间的范德华力起作用称为物理吸附;若吸附是由化学键结合力起作用则称为化学吸附。固体表面的这种特殊状态使它具有一种特殊的能量为表面自由能。吸附现象会使表面自由能减小。伴随吸附现象的发生而释放的一定的能量称为吸附能。将吸附在固体表面上的气相原子除掉称为解吸,除掉被吸附气相原子的能量称为解吸能。
   从蒸发源或溅射靶人射到基底表面的气相原子都有一定的能量。它们到达基片表面之后可能发生三种现象:
   (1)与基底表面原子进行能量交换被吸附;
   (2)吸附后气相原子仍有较大的解吸能,在基底表面作短暂停留后再解吸蒸发(再蒸发或二次蒸发);
   (3)与基底表面不进行能量交换,入射到基底表面上立即反射回去。
   吸附过程的能量曲线如图5一I所示。当人射到基底表面的气相原子的动能较小时,处于物理吸附状态,其吸附能用Qp表示.当这种气相原子的动能较大但小于或等于激活能ER时则可产生化学吸附。达到完全化学吸附的数量,Ed与凡的差值Qc称为化学吸附能。因为Qo大于q,所以只有动能较大的气相原子才能和基体表面产生化学吸附。当这种气相原子具有的动能大于Ed时,它将不被基体表面吸附,通过再蒸发或解吸而转变为气相。因此Ed又称为解吸能。