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薄膜晶核的形成与生长的物理过程

在基底表面上吸附的气相原子凝结之后,吸附原子在其表面上扩散迁移而形成晶核。晶核再结合其他吸附气体原子逐渐长大,*便形成了薄膜。因此薄膜的形成是由成核开始的,由核生长而形成薄膜。

晶核形成与生长的物理过程可用图5一3来表示。从图中可以看出核的形成与生长的四个阶段:

(1)从蒸发源蒸发出的气相原子人射到基片表面上,其中一部分因能量较大而弹性反射回去,另一部分则吸附在基片表面上。在吸附的气相原子中有一小部分因能量较大而再蒸发,回到气相。

(2)吸附气相原子在基底表面上扩散迁移,互相碰撞结合形成原子对或小原子团并凝结在基片表面上。

(3)原子对或小原子团和其他吸附原子继续碰撞结合,一旦原子团中的原子数超过某一个临界值,则原子团进一步与其他吸附原子碰撞结合,向着长大方向发展形成稳定的原子团。含有临界值原子数的原子团称为临界核,稳定的原子团称为稳定核。

(4)稳定核再捕获其他吸附原子,或者与人射气相原子相结合使它进一步长大成为小岛。

核形成过程若在均匀相中进行则称为均匀成核;若在非均匀相或不同相中进行则称为非均匀成核。在固体或杂质的界面上发生核形成时都是非均匀成核。