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薄膜島狀生長(zhǎng)模式

在島狀生長(zhǎng)模式下,到達(dá)基片上的原子首先凝聚成無(wú)數(shù)不連續(xù)的小核,后續(xù)飛來(lái)的原子不斷集聚在核附近從而使核在三維方向不斷成長(zhǎng),最終形成連續(xù)的薄膜。因此島狀生長(zhǎng)模式又稱為核生長(zhǎng)模式。大部分薄膜的形成過(guò)程都屬于這種生長(zhǎng)類型。這種生長(zhǎng)模式的過(guò)程如圖5一7(a)所示。島狀生長(zhǎng)模式的生長(zhǎng)過(guò)程可以分成如下幾個(gè)階段。

1)成核階段

到達(dá)基片上的原子,其中的一部分與基片原子交換能量后,仍具有相當(dāng)大的能量,可以返回氣相。而另一部分則被吸附在基片表面上.這種吸附主要是物理吸附,原子將在基片表面停留一定的時(shí)間。由于原子本身還具有一定的能量,同時(shí)還可以從基片得到熱能,因此原子有可能在表面進(jìn)行遷移或擴(kuò)散。在這一過(guò)程中,原子有可能再蒸發(fā)、也可能與基片發(fā)生化學(xué)作用而形成化學(xué)吸附,還可能遇到其它的蒸發(fā)原子而形成原子對(duì)或原子團(tuán)。

發(fā)生后兩種情況時(shí),原子再蒸發(fā)與遷移的可能性極小.從而逐漸成為穩(wěn)定的凝聚核。

2)小島階段

當(dāng)凝聚晶核達(dá)到一定的濃度以后,繼續(xù)蒸發(fā)就不再形成新的晶核。新蒸發(fā)來(lái)的吸附原子通過(guò)表面遷移將聚集在已有晶核上,使晶核生長(zhǎng)并形成小島,這些小島通常是三維結(jié)構(gòu),并且多數(shù)已具有該種物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu),即已形成微晶粒。

3)網(wǎng)絡(luò)階段

隨著小島的長(zhǎng)大,相鄰的小島會(huì)互相接觸并彼此結(jié)合,結(jié)合的過(guò)程類似兩小液滴結(jié)合成一個(gè)大液滴的情況,這是由于小島在結(jié)合時(shí)釋放出一定的能量,這些能量足以使相接觸的微晶狀小島瞬時(shí)熔化,在結(jié)合以后,由于溫度下降所生成的島將重新結(jié)晶。隨著小島的不斷結(jié)合,將形成一些具有迷津結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)狀薄膜。

4)連續(xù)薄膜

隨著蒸發(fā)或?yàn)R射的繼續(xù)進(jìn)行,吸附原子將填充島與.島之間的間隔,也有可能在島與島之間生成新的小島,由小島的生長(zhǎng)來(lái)填充空溝道,*形成連續(xù)薄膜。

不同的物質(zhì)經(jīng)歷這四個(gè)階段的情況是不同的。例如鋁膜和銀膜都是島狀生長(zhǎng)類型的,但是鋁膜只有在生長(zhǎng)的最初階段呈現(xiàn)島狀結(jié)構(gòu),然后在薄膜很薄時(shí)就能形成連續(xù)薄膜.而銀膜則要在薄膜較厚時(shí)才能形成連續(xù)薄膜。圖5一8是Mos2基片上銀膜形成過(guò)程
示意圖,圖5一8中(a)是晶核階段,(b)是小島階段,(c)是網(wǎng)絡(luò)階段,(d)是溝道逐漸被填充而形成連續(xù)薄膜。


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