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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划真空,腔体,材料选择薄膜材料与薄膜技术复习题1.薄膜材料与体材料的联系与区别。1.薄膜所用原料少，容易大面积化，而且可以曲面加工。例：金箔、饰品、太阳能电池，GaN，SiC，Diamond2.厚度小、比表面积大，能产生许多新效应。如：极化效应、表面和界面效应、耦合效应等。3.可以获得体态下不存在的非平衡和非化学计量比结构。如：Diamond:工业合成,XX，万大气压,CVD生长薄膜:常压，800度.MgxZn1-xO:体相中Mg的平衡固溶度为,PLD法生长的薄膜中，x可01.4.容易
2、实现多层膜，多功能薄膜。如：太阳能电池、超晶格：GaAlAs/GaAs5.薄膜和基片的粘附性，一般由范德瓦耳斯力、静电力、表面能和表面互扩散决定。范德瓦耳2.真空度的各种单位及换算关系如何？?1pa=1N/m2(1atm)105Pa(帕)?1Torr1/760atm1mmHg2?1Torr133Pa10Pa?1bar=3.机械泵、扩散泵、涡轮分子泵和低温泵的工作原理是什么？旋片式机械泵工作过程：1.气体从入口进入转子和定子之间2.偏轴转子压缩空气并输送到出口3.气体在出口累积到一定压强，喷出到大气工作范围及特点：Atmosphereto10-3torr耐用，便宜由于泵的定子、转子都浸入油中，每
3、周期都有油进入容器，有污染。要求机械泵油有低的饱和蒸汽压、一定润滑性、黏度和高稳定性。油扩散泵1.加热油从喷嘴高速喷出，气体分子与油分子碰撞实现动量转移，向出气口运动，或溶入油中，油冷凝后，重新加热时，排出溶入的气体，并由出气口抽出；2.需要水冷，前级泵3.10-3to10-7Torr(to10-9Torr，液氮冷阱)优点：耐用、成本低，抽速快无震动和声音缺点：油污染涡轮分子泵特点：1.气体分子被高速转动的涡轮片撞击，向出口运动2.多级速度：30,000-60,000rpm.转子的切向速度与分子运动速率相当3.Atmosphereto10-10Torr4.启动和关闭很快5.无油，有电磁污染6.
4、噪声大、有振动、比较昂贵.低温泵特点：1.利用20K以下的低温表面来凝聚气体分子实现抽气，是目前最高极限真空的抽气泵；2.可对各种气体捕集，凝结在冷凝板上，所以工作一段时间后必须对冷凝板加热“再生”；3.“再生”必须彻底；4.加热“再生”温度200C烘烤除去吸附的气体5.无油污染；6.制冷机式低温泵运作成本低，较常采用。4.为什么薄膜的主要PVD制备技术要在真空中完成？真空的特点是a气体分子的平均自由程大b单位面积上分子与固体表面碰撞的频率小c气体分子密度低d剩余气体对沉积膜的掺杂想要得到高纯度的薄膜，就必须尽量在较高真空度的环境下，或是在不会与薄膜材料产生反应的氩气等的惰性气体中进行。e改变
5、反应进程薄膜要求密致，纯度高，针孔小，然后真空可以提高沉积速率，降低对薄膜的污染5.哪些是有油真空泵，哪些是无油真空泵？无油泵有哪些主要点？机械泵和扩散泵是有油泵，涡轮分子泵，罗兹泵，离子泵，钛升华泵无有油，6.叙述热偶规、电离规测量真空度的原理和使用必须的注意事项。7.什麽是CVD和PVD薄膜制备技术？8.CVD过程自由能与反应平衡常数的过程判据是什么？9.写出CVD沉积Si、SiO2、Si3N4、GaAs薄膜的反应方程？各采用什么类型的CVD装置？10.CVD薄膜沉积的必要条件是什么？11.说出APCVD、LPCVD、PECVD的原理和特点。12.什么是化学镀？它与化学沉积镀膜的区别？有何
6、特点？13.电镀与化学镀有何区别？有那些主要应用？14.Sol-Gel成膜技术的特点和主要工艺过程是什么？15.说出四种以上薄膜的化学制备方法和四种以上物理制备方法？16.什么是饱和蒸气压？与蒸发温度的关系怎样？17.温度变化对蒸发速率有何影响？18.蒸发时如何控制合金薄膜的组分？19.膜厚的主要监控方法有哪些？20.什麽是辉光放电？它有哪些主要应用领域？21.溅射镀膜与真空镀膜相比，有何特点？22.溅射率的大小与那些因素有关？以Ar为溅射源，常温下能获得较高溅射率的合适的溅射能量、溅射角度在什么范围？23.什麽是直流溅射？什麽是射频溅射？比较它们在原理、结构与使用方面的异同点。24.溅射率的
7、大小主要有哪五种因素决定？沉积率的大小又有哪些因素决定？25.试述磁控溅射的机理，主要优点是什麽？26.什麽是反应溅射？如何合理控制反应溅射条件得到需要的薄膜？27.多源蒸发与多靶溅射有哪些重要的用途？为了得到需要组分的多元弥散薄膜，需要如何调节？28.离子束溅射沉积的主要优点是什么？29.离子镀膜的原理和特点是什么？30.离子助有那些类型，离子束增强沉积薄膜合成的原理是什么？31.有那些薄膜外延的手段？试比较它们的特点。32.描述薄膜形成的基本过程。33.什么是凝聚？入射原子滞留时间、平均表面扩散时间、平均扩散距离的概念？34.什么是捕获面积？对薄膜形成的影响？35.凝聚过程的表征方法是什麽
8、？36.核形成与生长的物理过程。37.核形成的相变热力学和原子聚集理论的基本内容？38.什么是同质外延、异质外延？失配度？39.形成外延薄膜的条件？40.设计一种沉积制备均匀复合薄膜的合理方法。41.设计两种制备TiN薄膜的PVD方法。42.有哪些薄膜形貌分析的技术?43.有哪些薄膜结构分析的技术?44.有哪些薄膜组分分析的技术?45.X射线衍射基于什么原理？如何从X射线谱确定晶粒的尺寸?46.RBS基于什么原理?如何从产额谱确定二元合金的组分?47.电子衍射与X射线衍射有何异同？如何区别单晶、多晶和非晶的衍射图像？48.用SIMS技术分析材料的组分要注意什么问题？49.XPS和俄歇能谱适合分
9、析材料的那些性能？有何限制？50.设计一套掺硼非晶硅薄膜的形貌、结构、组分、厚度的表征方法。51.设计一套W-Ti共掺二氧化钒薄膜的形貌、结构、组分、厚度、价态的表征方法。52.超硬材料的组成有那些规律？53.金刚石薄膜有什么特殊性能？如何制备？54.类金刚石薄膜与金刚石薄膜的差别是什么？有何应用？55.CNx薄膜的特性和合成方法如何？56.如何用磁控溅射制备形状记忆薄膜NiTi？57.纳米材料有那些特殊性能？58.举出三种三族元素氮化物薄膜，说出它们的主要制备方法。59.三族元素氮化物的特性如何？谈谈主要应用领域。60.什么是巨磁电阻和庞磁电阻？巨磁电阻薄膜有什么应用？一、填空题1.热蒸发时
10、沉积速率的大小与、等因素有关。在合金材料蒸发时，为了保证蒸发膜组分与源的一致，可采用、蒸发方法。2.分子泵是泵，常用，等低真空泵的作其前级泵；分子泵正常使用时，腔体真空度必须达到时才能与分子泵连通。在分子泵停止转动后，冷却水和机械泵可以关闭。3.核形成有两种主要理论：和。凡是自发的相变都应伴随者体系能的降低。4.写出外延沉积Si薄膜的三种化学反应：、；用Si3N4薄膜可用以下反应生成：。5.Pa，Torr，atm都是真空的量度单位。1N/m2=Pa；1atm=Pa；1Torr=mmHg=Pa。6.化学气相沉积是常用的薄膜制备方法，根据气压、温度等不同的工艺条件，发展了多种CVD方法，如：、等。
11、真空镀膜机的详细结构高真空镀膜机，镀膜机是目前制作真空条件应用最为广泛的设备。其相关组成及各部件：机械泵、增压泵、油扩散泵、冷凝泵、真空测量系统.下面本人详细介绍各部分的组成及工作原理。一、真空主体真空腔根据加工产品要求的各异，真空腔的大小也不一样，目前应用最多的有直径、等，腔体由不锈钢材料制作，要求不生锈、坚实等，真空腔各部分有连接阀，用来连接各抽气泵浦。二、辅助抽气系统此排气系统采用“扩散泵+机械泵罗茨泵低温冷阱polycold”组成排气流程为：机械泵先将真空腔抽至小于*10-2PA左右的低真空状态，为扩散泵后继抽真空提供前提，之后当扩散泵抽真空腔的时候，机械泵又配合油扩散泵组成串联，以这
12、样的方式完成抽气动作。排气系统为镀膜机真空系统的重要部分，主要有由机械泵、增压泵、油扩散泵三大部分组成。机械泵：也叫前级泵，机械泵是应用最广泛的一种低真空泵，它是用油来保持密封效果并依靠机械的方法不断的改变泵内吸气空腔的体积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空。机械泵有很多种，常用的有滑阀式、活塞往复式、定片式和旋片式四种类型。机械泵常常被用来抽除干燥的空气，但不能抽除含氧量过高、有爆炸性和腐蚀性的气体，机械泵一般被用来抽除永久性的气体，但是对水气没有好的效果，所以它不能抽除水气。旋片泵中起主要作用的部件是定子、转子、弹片等，转子在定子里面但与定子不同心轴，象两个内切圆，转子槽内装有两
13、片弹片，两弹片中间装有弹簧，保证了弹片紧紧贴在定子的内壁。它的两个弹片交替起着两方面的作用，一方面从进气口吸进气体，另一方面压缩已经吸进的气体，将气体排出泵外。转子每旋转一周，泵完成两次吸气和两次排气。当泵连续顺时针转动时，旋片泵不断的通过进气口吸入气体，又从排气口不断的排出泵外，实现对容器抽气的目的。为了提高泵的极限真空度，均将泵的定子浸在油里面这样，在各处的间隙中及有害空间里面经常保持足够的油，把空隙填满，所以油一方面起到了润滑作用，另一方面又起了密封和堵塞缝隙及有害空间的作用，防止气体分子通过各种渠道反流到压强低的空间去。机械泵是从大气开始工作的，它的主要参数有极限真空，抽气速率，此为设
14、计与选用机械泵的重要依据。单级泵可以将容器从大气抽到*10-1PA的极限真空，双级机械泵可以将容器从大气抽到*10-2帕，甚至更高。抽气速率，是指旋片泵按额定转数运转时，单位时间内所能排出气体的体积，可以用下公式计算：Sth=2nVs=2nfsLfs表示吸气结束时空腔截面积，L表示空腔长度，系数表示转子每旋转一周有两次排气过程，Vs表示当转子处于水平位置的时候，吸气结束，此时空腔内的体积最大，转速为n。机械泵排气的效果还与电机的转速及皮带的松紧度有关系，当电机的皮带比较松，电机转速很慢的时候，机械泵的排气效果也会变差，所以要经常保养，点检，机械泵油的密封效果也需要常常点检，油过少，达不到密封效果，泵内会漏气，油过多，把吸气孔堵塞，无法吸气和排气，一般，在油位在线下厘米即可。增压泵又叫罗茨泵：它是具有一对同步高速旋转的双叶形或多叶形转子的机械泵，由于它的工作原理与罗茨鼓风机相同，所以又可以叫罗茨真空泵，此泵在100-1帕压强范围内有较大的抽气速度，它弥补了机械泵在此范围内
