我的真空考卷

1、一、答：1、真空的特點是：（1）氣壓低于一個大氣壓的氣體狀態(tài)，單位體積中的氣體分子數(shù)大大減少；（2）分子平均自由程增大；（3）氣體分子之間之間的相互碰撞頻率降低；（4）氣體分子與其它粒子之間的相互碰撞也隨之減少；（5）活化氣體的密度低。2、真空技術(shù)在薄膜材料制備中應(yīng)用有:（1）脈沖激光沉積脈沖激光沉積是一種新的薄膜制備技術(shù)，激光光源可采用大功率準分子激光器。高能量的激光束透過窗口進入真空室，經(jīng)棱鏡或凹面鏡聚焦，聚焦后的激光束功率密度很高

2、，它照射到原材料上，使之加熱氣化蒸發(fā)。靶表面吸收的激光束的能量會引起靶原子的激發(fā)，靶表面的燒蝕蒸發(fā)。蒸發(fā)物在靶前形成一個由荷能的中性原子、分子、離子、電子、原子團、微尺度的微粒和熔化的液滴混合組成的羽狀聚集體。當聚集體到達基片時，便在基片上凝聚而形成薄膜。基片和靶材都是放在真空室內(nèi)的，開激光器之前首先要對真空室抽真空，開機械泵把真空室抽到3Pa以下，接著開分子泵，抽到Pa310?以下，即可進行工作。通常抽完真空后，在真空室中通入、等2O

3、2N氣體，以增強表面反應(yīng)或保持薄膜的化學(xué)計量比。這時真空室還是應(yīng)該保持在低真空狀態(tài)下。(2)濺射鍍膜用高能粒子轟擊固體表面時能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面，沉積在基片上。濺射現(xiàn)象于1870年開始用于鍍膜技術(shù)，1930年以后由于提高了沉積速率而逐漸用于工業(yè)生產(chǎn)。常用的二極子或分子在基片表面吸附、成核、核生長，繼而形成連續(xù)薄膜。真空沉積都是在一定的真空環(huán)境下進行的，鍍膜室內(nèi)的殘余氣體分子會對薄膜的形成、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要的影響。根據(jù)氣體分子

4、運動論，在熱平衡條件下單位時間通過單位面積的氣體分子數(shù)N0為：(個cm2.s)其中P是氣體壓強，M是氣體的摩爾質(zhì)TMPN2101064.2??量，T是氣體的溫度。根據(jù)上式當P≈T=300K、粘附系數(shù)=1時，510??N0在1013數(shù)量級。這表明每秒鐘大約有1013個氣體分子會到達單位基片表面。因而要獲得高純的薄膜。就必須要求殘余氣體的壓強非常低。另一方面，蒸發(fā)出來的原材料分子是在殘余氣體分子中向基片運動，粒子之間會發(fā)生碰撞。兩次碰撞之間

5、的平均距離稱為蒸發(fā)分子的平均自由程，式中n是殘余氣體分子?PdTpdkT18210107.32??????密度，d是碰撞截面。由上式可知壓強越小平均自由程越大，蒸發(fā)分子在輸運中碰撞的幾率越小。在蒸發(fā)鍍膜中真空的獲得首先是通過機械泵對鍍模室抽到低真空，然后再通過油擴散泵，把鍍膜室抽到高真空。蒸發(fā)沉積法要求壓強小于Pa的高真空。310?（4）磁控濺射磁控濺射屬于輝光放電范疇，利用陰極濺射原理進行鍍膜。膜層粒子來源于輝光放電中，氬離子對陰極靶