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薄膜层状生长模式

当被沉积物质与衬底之间浸润性很好时,被沉积物质的原子更倾向于与衬底原子相键合。因此,薄膜从成核阶段开始即采取二维扩展模式即层状生长模式(又称Frank -van der Merwe)。这种生长方式的特点是,蒸发原子首先在基片表面以单原子层的形式
均匀地覆盖一层,然后再在三维方向生长第二层、第三层……。层状生长方式多数发生在基片原子与蒸发原子间的结合能接近于蒸发原子间结合能的情况下。如在Au单晶基片上生长Pd,在Pds单晶基片上生长PbSe,在Fe单晶基片上生长Cu薄膜等,最典型的例子则是同质外延生长及分子束外延。
层状生长的大致过程为:入射到基片表面上的原子,经过表面扩散并与其他原子碰撞后形成二维的核,二维核捕捉周围的吸附原子便生长为二维小岛,这类材料在表面上形成的小岛浓度大体是饱和浓度,即小岛间的距离大体上等于吸附原子的平均扩散距离。在小岛成长过程中,小岛的半径小于平均扩散距离,因此,到达岛上的吸附原子在岛上扩散以后,都被小岛边缘所捕获。在小岛表面上吸附原子浓度低,不容易在三维方向上生长。也就是说,只有在第n层的小岛已长到足够大,甚至小岛已互相结合,第n层已接近完全形成时,第n+1层的二维晶核或二维小岛才有可能形成,因此薄膜是以层状形式生长的。层状生长时,靠近基片的薄膜其晶体结构通常类似于基片的结构,只是到一定的厚度时才能逐渐由刃位错过渡到该材料固有的晶体结构。