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如何正確分析光學(xué)薄膜的成分
當(dāng)小編在第一篇關(guān)于薄膜微觀結(jié)構(gòu)的文章時，就介紹過薄膜的微觀結(jié)構(gòu)包括兩方面，
一是薄膜表面與橫斷面的形貌，其主要表現(xiàn)為柱狀加空穴結(jié)構(gòu)，柱狀幾乎垂直于表面生長，并且層與層之間有明顯的界限，上層柱體與下層柱體并不完全連續(xù)，其與蒸發(fā)溫度及基板的溫度有很大關(guān)系。
二是薄膜內(nèi)部的結(jié)晶機構(gòu)。其與結(jié)晶時原子的遷移率有關(guān),大多數(shù)薄膜都為多晶結(jié)構(gòu)，這是由于薄膜材料從高溫蒸發(fā)源沉積在低溫基板上而迅速冷卻或淬火的緣故。通常淀積分子原子或分子重新排列需要一定的時間，而且在重新排列過程中會經(jīng)歷較高溫的狀態(tài)，如果冷卻速率大于結(jié)晶速率，則這種高溫狀態(tài)則會凍結(jié)在膜層內(nèi)，形成多晶結(jié)構(gòu)。在介紹薄膜微觀結(jié)構(gòu)時，有過詳述，這里不在介紹。
今天介紹薄膜的成分，不同薄膜所用材料不盡相同，所以薄膜成分也就多種多樣，然而分析方法確實千篇一律。
薄膜材料經(jīng)過固相-液相-氣相-固相或固相-氣相-固相轉(zhuǎn)化后在基板上凝固而成，因此不僅微觀結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，而且薄膜成分都會與塊狀材料不盡相同。
絕大多數(shù)金屬都是以原子形式蒸發(fā)的，但對一些半導(dǎo)體以及半金屬，它們多是以2個或2個以上的原子集合體蒸發(fā)的。
就Sb（銻）而言，Sb的四個原子都以4個相似的共價鍵相結(jié)合，故Sb膜中主要含有，同時混有少量的和Sb；
As（砷）主要含有和；
Bi（鉍）和Te（碲）主要含有和；
C（碳）、Ge（鍺）、Se（硒）、Si（硅）等中也都有類似的集合體。
化合物的情況更復(fù)雜。
對于硫?qū)倩衔铮舭l(fā)時材料是分解的，例如：。但它們在基板上又重新化合了，因而仍能得到化學(xué)計量和化學(xué)計量一致的膜層。
CdS（硫化鎘）蒸汽分解時，可以得到Cd與S、、、。失硫現(xiàn)象比硫化鋅嚴(yán)重。
同時，氟化物也引起了不同程度度的失氟，下表1是幾種氟化物的失氟情況。
表一 距離的部分氟化物失氟的情況
Table I partial fluorination offluorides
膜層 | ||||||
原子 | ||||||
濃度比 | 1.3 | 3.6 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 0.6 |
失氟后的膜層吸附潮氣的能力的能力提高，這種失氟情況與蒸發(fā)源的的情況有密切關(guān)系，采用大容量的輻射蒸發(fā)源可得到塊狀化學(xué)計量近似一致的膜層。
在蒸發(fā)氧化物時，可觀察到分解的，即使是也包含著與。失氧最嚴(yán)重的是（氧化鈦）、（氧化鉭）和（氧化鎳）等。、、（氧化鈹）、（氧化鈷）幾乎接近于塊狀材料。
濺射也包含著大量的復(fù)合原子。離子加速器電壓越高，濺射的單原子分子就越少，以濺射Gu原子為例，對多晶銅靶，的加速原子為100eV時，Gu原子的含量約有5%左右，其余都是。對單晶Gu（100）靶，除含有和之外，還有。用和濺射Al,也可觀察到和。用濺射，濺射出來的99%是Ca與As的中性分子，其余才是CaAs分子。
薄膜化學(xué)成分的分析主要是借助表面分析技術(shù)，所謂表面分析技術(shù)，通常是用分子、光子或離子轟擊待分析的樣品表面，粒子與固體表面相互接觸，結(jié)果將引起，激發(fā)粒子的發(fā)射，即二次離子，利用這種激發(fā)和放射過程就能鑒定薄膜表面和薄膜的化學(xué)成分。
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