薄膜物理与技术复习课.pdf

真空相关

?真空是指低于一个大气压的气体空间。常用“真空度”度量。真空度越高，压强越小。“vacuum” = lower molecular density than in our atmosphere results in a lower pressure of gas.The vacuum degree is higher, the higher the vacuum degree, the smaller the pressure.

?常用计量单位：Pa, Torr, mmHg, bar, atm.。关系如下：?1mmHg=133.322Pa,

?1 Torr=atm/760=133.322Pa≈1mmHg ?1 bar=105Pa

最可几度

平均速度

均方根速度

v m= 2kT = 2RT = 1.41 RT

M

m M

v a=

8kT

=

8RT

= 1.59

RT

πm πM M

v r=

3kT

=

3RT

= 1.73

RT

m M M

?平均自由程：每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程；其统计平均值成为平

均自由程。

Mean free path: the distance between each molecule in a continuous two

collision is called a free path, and the average value of the system is a

mean free path.

λ =

kT

πσ2 P

2

根据气体分子运动论，在气体压力为P时，单位时间内碰撞单位面积器壁上的分子数量，即碰撞分子流量（通量或蒸发速率）。

According to kinetic theory of gases, the gas pressure when P, the number of molecular collisions per unit time per unit area of the wall, ie, molecular collision flow (flux or evaporation rate).

平均自由程与分子密度n和分子直径σ的平方成反比关系，平均自由程与压强成反比，与温度成正比。

The mean free path of molecules and molecular density n and σ is inversely proportional to the square of the diameter, and the pressure is inversely proportional to the mean free path is proportional to temperature.

?为什么用薄膜？Why thin films?

（1）薄膜所用原料少，容易大面积化，而且可以曲面加工。(研究和使用成本) 例：金箔、饰品、太阳能电池，GaN，SiC，Diamond；

Materials used less film, easily large area, and can be surface processing. (Research and cost) Example: gold, jewelry, solar, GaN, SiC, Diamond

（2）新的效应: 某一维度很小、比表面积大. 例：限域效应、表面和界面效应、耦合效应，隧穿效应、极化效应；新的效应: 某一维度很小、比表面积大. 例：限域效应、表面和界面效 应、耦合效应，隧穿效应、极化效应；

New effects: for a dimension is small, than a large surface area. For example: confinement effect, surface and interface effect of, coupling effect, tunneling effect, polarization effect;

（3）可以获得体态下不存在的非平衡和非化学计量比结构；

Can be obtained under the condition of the non balance and non stoichiometry structure;

（4）容易实现多层膜,相互作用与功能集成

Easy to implement multi-layered film, interaction and functional integration

?真空区域的划分classification of vacuum

大气Atmospheric: 760 Torr

粗真空Rough Vacuum: 1 to 1x10-3 Torr

低真空Low Vacuum: 1x10-3 to 1x10-5 Torr

高真空High Vacuum (HV): 1x10-6 to 1x10-8 Torr

超高真空Ultra-High Vacuum (UHV): < 1x10-9 Torr

?真空计 Vacuum gauge

（1）绝对真空计：U型真空计、压缩式真空计

Absolute vacuum gauge: U-type vacuum gauge, compression-type vacuum gauge

（2）相对真空计：放电真空计、热传导真空计、电离真空计

The relative vacuum gauge: discharge vacuum gauges, heat conduction vacuum gauges, ionization vacuum gauge

?各种真空泵 Vacuum pump

（1）旋转式机械真空泵、油扩散泵、复合分子泵，属于气体传输泵，即通过气体吸入并排出真空泵从而达到排气的目的。

A rotary mechanical vacuum pump, an oil diffusion pump, a composite molecular pump, the gas transfer pump belongs, and is discharged through a gas suction pump so as to achieve the purpose of the exhaust gas.

（2）分子筛吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵、低温泵，属于气体捕获泵，即通过各种吸气材料特有的吸气作用将被抽气体吸除，以达到所需真空。不需要油作为介质，又称为无油泵。

Molecular sieve adsorption pump, titanium sublimation pump, sputter ion pump, cryopump, below the gas-trapping pump, i.e. the gas will be pumped through a variety of getter material suction specific gettering effect, to achieve the desired vacuum. You do not need oil as a medium, also known as free pump.

?机械泵的工作原理Working principle of mechanical pump

利用机械力压缩和排除气体

Using mechanical force of the compression and exhaust gas

?旋片式机械泵的工作原理Working principle of rotary vane pump

依靠放置在偏心转子中可以旋转的旋片将气体隔离、压缩，然后排出泵体外Rely placed in the eccentric rotor can rotate the rotary vane isolate the gas, compressed, and then discharge pump body

?扩散泵的工作原理Working principle of diffusion pump

靠蒸汽喷射的动量把气体带走

The gas is taken away by steam injection.

利用被抽气体向蒸汽流扩散的现象实现排气，在扩散泵中没有转动或压缩部件The exhaust gas is realized by pumping gas to the steam flow, and there is no rotating or compression part in the diffusion pump.

?分子泵的工作原理 Working principle of molecular pump

?涡轮分子泵的工作原理Working principle of the turbo molecular pump

靠对气体分子施加作用力，并使气体分子向特定的方向运动

By applying force to the gas molecules and the gas molecules motion in a specific direction Molecules mechanically pumped by collision with angled high speed turbine blades (rotor).

?真空计的工作原理 Working principle of vacuum gauge

真空激发沉积Vacuum excitation deposition

?两个关键：

（1）真空度：P<=10^(-3)pa(保证粒子具有分子流特征，以直线运动）

Vacuum degree: P<=10^ (-3) pa (which can ensure that the particles have molecular flow characteristics, in order to move in a straight line).

真空室压力过高，会出现以下情况：（a）粒子频繁碰撞，难以得到均匀的薄膜；（b）污染薄膜（会轰击基片并吸附）；

（c）蒸发形成的均源被氧化

The vacuum chamber pressure is too high, the following occurs: (a) particles collide frequently difficult to obtain a uniform film; (b) pollution film (will bombard the substrate and adsorption); (c) Evaporation of the formation of the source is oxidized

（2）蒸发距离（相对于蒸发源）：10——50cm

能使用情况：蒸发时不发生化学反应。

沉积物中杂质的含量与残余气体的压强成正比，与沉积的速度成反比。

(2) from the evaporator (relative to the evaporation source): 10--50cm

It can be used: do not chemically react upon evaporation.

Sediments content of impurities and residual gas pressure is proportional with the deposition rate is inversely proportional.

?点蒸发源和小平面蒸发源特性The characteristics of the origin and the small plane evaporation source of the point 见课件

?什么是同质外延、异质外延

（1）同质外延：生长外延层和衬底是同一种材料。典型的例子：硅/硅，砷化镓/砷化镓或n-GaAs/p-GaAs等

Homoeptiaxy: the composition of the grown layer is essentially the same as that of the underlying substrate. Typical examples: Si/Si, GaAs/GaAs or n-GaAs/p-GaAs, etc.

（2）异质外延：生长外延层不同于衬底。典型的例子：AlGaAs/GaAs, InGaAsP/InP, GaN/sapphire,等

Heteroeptiaxy: the composition of the layer differs from that of the substrate. Typical examples: AlGaAs/GaAs, InGaAsP/InP, GaN/sapphire, etc.

?什么是失配度

晶格失配：当在某种单晶衬底上生长另一种物质的单晶层时,由于这两种物质的晶格常数不同,会在生长界面附近产生应力,进而产生晶体缺陷——失配位错.通常把这种由于衬底和外延层的晶格常数不同而产生的失配现象叫晶格失配。

Lattice mismatch: when grown single crystal layer of another substance in some single crystal substrate, because the grain of these two substances

Different lattice constants, can cause stress in the vicinity of the growth interface, and produce crystal defects - misfit dislocations usually

This phenomenon is due to the mismatch in lattice constant different substrates and epitaxial layers produced called lattice mismatch.

失配度Thermal accommodation coefficient

the effusion cell temperature Ti,substrate surface temperature Ts, usually lower than Ti, reevaporate temperature Te.The impinging atoms may exchange energy with the atoms of the substrate until they are in thermodynamic equilibrium at Ts.Clearly, when Te is equal to Ts the accommodation coefficient is unity. Thus, it emerges as a measure of the

extent to which the arriving atoms reach thermal equilibrium with the substrate.

真空蒸发沉积Vacuum evaporation deposition

（1）电阻式蒸发装置：电阻热

Resistive evaporation plant:Thermal resistance

(2)电子束蒸发装置：电子束轰击

Electron beam evaporation device:Electron beam bombardment

(3)电弧激发装置：电弧

Arc excitation device:arc

(4)激光蒸发装置：激光

Laser evaporation device: laser

?分子束外延（MBE）的特点？（Molecular beam epitaxy (MBE) features）

（1）外延: 在一定的单晶材料衬底上，沿衬底某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。

Extension: In a certain monocrystalline material substrate, the extension of an index crystal substrate extending outwardly growing a single crystal thin film.

（2）MBE可以严格控制薄膜生长过程和生长速率。MBE虽然也是以气体分子论为基础的蒸发过程，但它并不以蒸发温度为控制参数，而是以四极质谱、原子吸收光谱等近代分析仪器，精密控制分子束的种类和强度。

MBE can strictly control the growth process and the growth rate films. Although MBE evaporation process

is also based on the basis of the gas molecules, but it is not to evaporate the temperature control parameters, but in modern times of the instruments quadrupole mass spectrometry, atomic absorption spectroscopy, the type and intensity of precise control of the molecular beam.

（3）MBE是一个超高真空的物理淀积过程，即不需要中间化学反应，又不受质量输运的影响，利用快门可对生长和

中断进行瞬时控制。薄膜组成和掺杂浓度可以随源的变化作迅速调整。

MBE is a high vacuum deposition process, which is not required for intermediate chemical reaction, and is not affected by mass transport, the use of shutter can be used to control the growth and interruption of the film.

（4）MBE的衬底温度低，降低了界面上热膨胀引入的晶格失配效应和衬底杂质对外延层自掺杂扩散的影响。

The substrate temperature is low, and the effect of the lattice mismatch effect and the substrate impurities on the self - doping diffusion of the epitaxial layer is reduced by the thermal expansion of the interface.

（5）MBE是一个动力学过程，即将入射的中性粒子（原子或分子）一个一个地堆积在衬底上进行生长，而不是一个

热力学过程，所以它可以生长普通热平衡生长难以生长的薄膜。MBE is a dynamic process that is about to be carried out by the incoming neutral particles (atoms or molecules) that are grown on a substrate rather than a thermodynamic process, so that it can grow ordinary heat balance to grow hard to grow thin films.

（6）MBE生长速率低，相当于每秒生长一个单原子层，有利于精确控制薄膜厚度、结构和成分，形成陡峭的异质结

结构。特别适合生长超晶格材料。MBE生长速率低，相当于每秒生长一个单原子层，有利于精确控制薄膜厚度、结构和成分，形成陡峭的异质结结构。特别适合生长超晶格材料。

The growth rate of MBE is low, which is equivalent to the growth of a single atomic layer per second, which is conducive to the precise control of film thickness, structure and composition, and the

formation of steep heterojunction structures, especially for the growth of superlattice materials.

（7）MBE在超高真空下进行，可以利用多种表面分析仪器实时进行成分、结构及生长过程分析，进行科学研究。MBE is carried out in the ultra high vacuum, and can be used to analyze the composition, structure and growth process of a variety of surface analysis instruments.

?溅射镀膜与真空镀膜相比，有何特点？Compared with the sputtering vacuum coating, What are the characteristics?

（1）任何物质都可以溅射，尤其是高熔点金属、低蒸气压元素和化合物；

Any material can be sputtering, especially high melting point metal, low vapor pressure elements and compounds;

（2）溅射薄膜与衬底的附着性好；

Sputtered film with good adhesion to the substrate;

（3）溅射镀膜的密度高、针孔少，膜层纯度高；

High density sputtering, less pinhole, high film purity;

（4）膜层厚度可控性和重复性好。

Film thickness controllability and repeatability

（5）溅射设备复杂，需要高压装置；

Sputtering equipment complex and require high voltage devices

（6）成膜速率较低（0.01-0.5 m）

Low deposition rate (0.01-0.5 m)

?溅射的概念及溅射参数The concept sputtering and sputtering parameters

（1）溅射是指荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子或者分子从表面射出的现象.

Sputtering is the phenomenon that the charged particle bombardment the solid surface (target), so that the solid atoms or molecules from the surface of the phenomenon.

(2)溅射参数

i. 溅射阈值 Sputtering threshold

ii.溅射率及其影响因素 Sputtering rate and its affecting factors

iii.溅射粒子的速度和能量分布Velocity And energy distribution of sputtered particles

iv.溅射原子的角度分布溅射原子的角度分布

Angular distribution of sputtered atoms

v. 溅射率的计算 Calculation of sputtering yield

?溅射机理Sputtering mechanism

溅射现象是被电离气体的离子在电场中加速并轰击靶面，而将能量传递给碰撞处的原子，导致很小的局部区域产生高温，使靶材融化，发生热蒸发。

Sputtering phenomenon is ionized gas ions are accelerated and bombard the target surface in the electric field, and the energy transfer to atomic collisions at lead a small local area to produce high temperature, so target melt, thermal evaporation.

溅射完全是一个动量转移过程。该理论认为，低能离子碰撞靶时，不能直接从表面溅射出原子，而是把动量传给被碰撞的原子，引

起原子的级联碰撞。这种碰撞沿晶体点阵的各个方向进行。碰撞因在最紧密排列的方向上最有效，结果晶体表面的原子从近邻原子得

到越来越多的能量。当原子的能量大于结合能时，就从表面溅射出来。

Sputtering is entirely a momentum transfer process. The theory is that when low-energy ion collisions target, can not

be directly sputtered atoms from the surface, but the momentum was passed atomic collisions, causing a cascade of atomic collisions. Such collisions along each direction of the crystal lattice. Collision because most closely aligned

in the direction of the most effective results atomic crystal surface more and more energy from neighboring atoms. When the energy is greater than the binding energy of atoms, it sputtered from the surface.

溅射沉积法Sputter deposition

?放电条件Discharge condition：

（1）真空环境 vacuum environment ：P=10^(-1)--10^(2)Pa

（2）放电气体：需要冲入惰性气体（一般为氩气）

Discharge gas：Need to be rushed into the inert gas (usually argon)

（3）外加电场：在其作用下，放电气体被电离，形成阳离子（Ar+）和自由电子（e），并分别在电场作用下被加速，进而飞向阴极（靶材）和阳极

Electric field: in its action, the discharge gas is ionized, to form a cation (Ar +) and free electrons (e), and were accelerated in the electric field, and then fly to the cathode (target) and the anode

?CVD热力学分析的主要目的The main purpose of thermodynamic analysis of CVD

预测某些特定条件下某些CVD反应的可行性（化学反应的方向和限度）。

The feasibility of predicting certain CVD responses under certain conditions (direction and limitation of chemical reactions).

?CVD热力学基本内容

?反应速率及其影响因素

?热分解反应、化学合成反应及化学输运反应及其特点Thermal decomposition reaction, chemical synthesis and chemical

transport reaction and its characteristics

（1）热分解反应（吸热反应）：该方法在简单的单温区炉中，在真空或惰性气体保护下加热基体至所需温度后，导入反应物气体使之发生热分解，最后在基体上沉积出固体图层。

Thermal decomposition reaction (endothermic reaction): after the process in a simple single-zone furnace, under vacuum or inert gas for heating the substrate to the desired temperature, introducing the reactant gas so that thermal decomposition, and finally deposited on a substrate the solid layer.

（2）化学合成反应:指两种或两种以上的气态反应物在热基片上发生的相互反应。化学合成反应法比热分解法的应用范围更加广泛。可以制备单晶、多晶和非晶薄膜。容易进行掺杂。

Chemical synthesis reaction: refers to the interaction of two or more than two kinds of gaseous reactants in Reji. Chemical synthesis reaction Fabiger decomposition method is used more widely. Can preparation of single crystal, polycrystalline and amorphous films. Doping.

（3）化学输运反应: 将薄膜物质作为源物质（无挥发性物质），借助适当的气体介质与之反应而形成气态化合物，这种气态化合物经过化学迁移或物理输运到与源区温度不同的沉积区，在基片上再通过逆反应使源物质重新分解出来。

Chemical transport reaction: The film material as a source material (non-volatile matter), by means of a suitable gaseous medium react to form gaseous compounds, such gaseous compounds through chemical or physical transport migrate to a different deposition source zone temperature area, on the substrate and then through the reverse reaction of the source material break out again.

?CVD的必要条件Necessary conditions for CVD

（1）在沉积温度下，反应物具有足够的蒸气压，并能以适当的速度被引入反应室；

At the deposition temperature, the reactant has sufficient vapor pressure, and can be introduced into the reaction chamber at an appropriate rate;

（2）反应产物除了形成固态薄膜物质外，都必须是挥发性的；

In addition to the formation of the reaction product of solid film material, it must be volatile;

（3）沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压

Deposited films and substrate materials must be sufficiently low to vapor pressure

?什么是低压CVD和等离子CVD？What is the low pressure CVD and plasma CVD?

1.低压CVD（LPCVD）

（1）气体压力1毫乇 - 1托（而不是1个大气压）;

（2）较高的初始气体浓度

（3）气体到基片的下部，P =>到较高的D;

（4）表面反应往往成为速率限制;

（5）的优点：

更好的薄膜均匀;

更好的薄膜覆盖在步骤;

较少的缺陷

1. Low Pressure CVD (LPCVD)

(1)gas pressures 1 mtorr - 1 torr (rather than 1 atm) ;

(2)higher initial gas concentrations

(3)lower P => higher D of gas to substrate ;

(4)surface reaction often becomes rate limiting ;

(5)advantages:

better film uniformity;

better film coverage over steps ;

fewer defects

2，等离子增强化学气相沉积（PECVD）

（1）血浆中衬底的附近（2）等离子体打破了气体分子

（3）较高的反应（4）可以使用较低的温度（5）可以使用较低的压力

（6）等离子电子：电离气体，以保持等离子;“激活”气解离，以提高心血管疾病;通常为约1％的气体被激活;压力比在溅射沉积更高2. Plasma Enhanced CVD (PECVD)

(1)plasma in vicinity of substrate (2)Plasma breaks up gas molecules

(3)higher reactivity(4)can use lower temperatures (5)can use lower pressures（6）electrons in plasma:

ionize gas to keep plasma going；"activate" gas by dissociation to enhance CVD ；typically about 1% of gas is activated；pressures are higher than in sputter deposition

?低压下气体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的质量传输速率加快，形成薄膜的反应速率增加。

The gas diffusion coefficient increases with the increase of the gas diffusion coefficient, so that the mass transfer rate of the gaseous reactants and byproducts is accelerated, and the reaction rate of the film is increased.

?对于等离子化学气相沉积，如果能在反应室内形成低温等离子体（如辉光放电），则可以利用在等离子状态下粒子具有的较高能量，使沉积温度降低。

For plasma chemical vapor deposition, if they can form a low temperature plasma in the reaction chamber (such as glow discharge), you can use a higher energy particles have an ionic state in, so that the deposition temperature is lowered.

? 薄膜形成的基本过程描述The basic process described film formation

薄膜形成分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程

Thin film formation is divided into: coagulation, formation and growth process of nuclear island formation and growth process of binding

? 核形成的相变热力学和原子聚集理论的基本内容The basic contents of the phase transition thermodynamics and atomic nuclei formed aggregation theory

(1)热力学界面能理论：认为薄膜形成过程是由气相到吸附相、再到固相的相变过程，其中从吸附相到固相的转变是在基片表

面上进行的。

Thermodynamics of interfacial energy theory: that the film-forming process by vapor phase to the adsorbed phase,

and then the solid phase transition process in which transition from the adsorption phase to the solid phase is carried out on the substrate surface.

(2)原子聚集理论：将核（原子团）看作一个大分子聚集体，用其内部原子之间的结合能或与基片表面原子之间的结合能代替

热力学理论中的自由能。

Atomic aggregation theory: The nucleus (atomic group) as a macromolecular aggregates, with its internal atomic binding energy between the surface of the substrate binding or between atoms can replace the thermodynamic theory

of free energy

? 蒸发薄膜微观结构随基片温度的变化如何改变？How evaporated film microstructure changes Random chip temperature change?

(1)基片温度影响到达基片成膜原子在基片表面的粘附系数和迁移率。

Substrate temperature deposition atoms reaching the substrate adhesion coefficient and mobility in the substrate surface.

(2)低温基片有利于原子表面冷凝而形成非晶态结构。提高基片温度有利于原子规则排列，形成取向良好的薄膜。

Low-temperature substrate surface condensation favor formation of amorphous atomic structure. Raise the substrate temperature favors atoms are regularly arranged to form a good film orientation.

? 薄膜主要缺陷类型及特点？

(1)点缺陷：空位是热力学稳定的缺陷，空位浓度与空位形 成能、温度密切相关

Point defects: vacancies are thermodynamically stable defects, vacancy concentration with the vacancy formation energy, is closely related to temperature

(2)位错：形成原因：基体引起的位错；小岛的凝结

Dislocation: Formation cause: the dislocation of the matrix, the setting of the island

(3)晶粒间界Grain boundaries

(4)层错缺陷Stacking fault

薄膜物理复习题

薄膜物理复习题 电子科大版 编辑者——王岳【701舆狼共舞】 一、什么是真空？真空的区域划分，对应的真空范围，真空系统组成？ 1、所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。同正常的大气压相比，是比较稀薄的气体状态。 2、A、粗真空：1*105~1*102Pa B、低真空：1*102~1*10-1Pa C、高真空：1*10-1~1*10-6Pa D、超高真空：<1*10-6Pa 3、典型的真空系统包括：待抽空的容器（真空室）、获得真空的设备（真空泵）、测量真空的器具（真空计）以及必要的阀门、管道和其他附属设备。 二、什么是饱和蒸汽压？真空蒸度原理级包括的几个基本原理，蒸发源的类型？ 1、在一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸汽与固体或液体平衡过程中所表现出的压力成为该物质的饱和蒸汽压。 2、（1）加热蒸发过程：包括由凝聚相转变为气相的相变过程。 （2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输，即这些粒子在环境气氛中的飞行过程。 （3）蒸发原子或分子在基片表面上的沉积过程，即是蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。 3、电阻蒸发源：对材料要求熔点要高、饱和蒸汽压低、化学性能稳定；在高温下不应与蒸发材料发生化学反应；具有良好的耐热性，热源变化时，功率密度变化较小。 电子束蒸发源：优点：可以使高熔点的材料蒸发，并且能有较高的蒸发速度；热量可以直接加到蒸度材料的表面，因而热效率高，热传导和热辐射的损失少；可以避免容器材料的蒸发，以及容器材料与蒸度材料之间的反应。 高频感应蒸发源：特点：蒸发速率大；蒸发源的温度均匀稳定，不易产生飞溅现象；蒸发材料是金属时，蒸发材料可产生热量，因此，坩埚可选用和蒸发材料反应最小的材料；温度容易控制，操作简单。 三、什么是溅射、外延生长？磁控溅射原理？ 1、所谓溅射是指核能粒子轰击固体表面，是固体原子或分子从表面射出的现象。 2、外延生长技术是指在一块半导体的单晶片上沿着单晶片结晶的轴方向生长一层所需要的薄单晶层。 3、电子e在电场E作用下，在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞，使其电离出Ar+和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar+在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则沉积在基片上形成薄膜。 四、离子镀原理，什么是离化率？与蒸发、溅射相比离子镀特点？ 1、在离子镀装置中，当真空室抽至10-1 Pa的高真空后，通入惰性气体，使真空度达到1~10-1Pa。接通高压电源，则在蒸发源与基片之间建立起一个低压气体放电的等离子区。由于基片处于负高压并被离子体包围、不断受到正离子轰击，因此可有效的清除基片表面的气体和污物，使成膜过程中膜层表面始终保持清洁状态。于此同时，镀材气化蒸发后，蒸发粒子进入等离子区，与等离子区中的正离子和被激活的惰性气体原子以及电子发生碰撞，其中一部分蒸发粒子被电离成正离子，正离子在负高压电场加速作用下，沉积到基片表面成膜。

模拟电子技术基础pdf

本书是参照1977年11月由高等学校基础工程课程的电气和无线电教材会议编写的“电子技术基础”（自动化）教科书的教学大纲，以及其他机构提出的修订建议而编写的。兄弟学院和大学。现在，它以两本书出版：模拟电子技术基础知识和数字电子技术基础知识。该课程的基础部分可用于高校自动化专业的“电子技术基础”课程两个学期。 在编译过程中，我们尝试着重于分析和解决问题的能力的培养。我们认为，自动化专业的毕业生应该具有先瞻，二算，三选四的能力。能够阅读就是能够理解专业中典型的电子设备的原理图，了解各个部分的组成和工作原理；能够进行计算的是对每个环节的工作性能进行定性或定量的分析和估计；能够选择并做的是能够在满足专业的一般任务时大致选择方案并选择相关的元件和设备，并且通过安装和调试，基本上就可以开发出来了。因此，为了能够阅读，本书加强了基本概念和各种典型基本单元电路的介绍，并专门设计了用于阅读图纸的章节；为了能够计算，本书加强了基本原理和基本分析方法。至于选择和做事的能力，应该主要在设计课程实验课和其他后续教学环节中进行培养，但为了满足这方面的要求，还有一些设计实例和一些章节。电子设备的实际问题。

在应对新技术日益增长与空间有限之间的矛盾时，我们在确保基本概念，基本原理和基本分析方法的前提下，采取措施使学生适应1980年代电子技术的发展需求。。因此，大大减少了由分立元件组成的一些单元的内容，例如调制放大器，功率放大器，门电路和触发电路，而与线性集成电路和数字集成电路有关的单元则相应地得到了增强。此外，还使用小写字母（更深入的部分），星号（其他内容）和投注（补充说明和参考资料）来满足不同的要求。在总结了模拟电子技术的基本章节之后，还附上了思路流程图，以帮助读者理解编译的意图和基本内容，并用粗线将其概述。） 童世白，金国芬，严世，吴百春，孙家新，张乃国等同志参加了基本模拟电子技术的编写。童世柏负责组织和完成草案。马中普，董洪芳，杨素兴，王汉伟，孙长龄，胡东成，尤素英等同志参加了讨论和整理。朱亚尔，蔡文华，朱占兴，杨，胡二山等同志参加了讨论和整理。李世新同志协助部分制图工作。 在收集和征集60多家电子院校的意见的过程中，我们已经获得了来自教师和大学的宝贵意见。在审查会议上，在西安交通大学沉尚贤教授的主持下，华中工学院，南京工学院，

半导体物理学(第7版)第三章习题和答案

第三章习题和答案 1. 计算能量在E=E c 到2 *n 2 C L 2m 100E E 之间单位体积中的量子态数。 解： 2. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式（3-6）。 3 22 23 3*28100E 21 23 3 *22100E 002 1 233*231000L 8100)(3 222)(22)(1Z V Z Z )(Z )(22)(23 22 C 22 C L E m h E E E m V dE E E m V dE E g V d dE E g d E E m V E g c n c C n l m h E C n l m E C n n c n c ）（） （单位体积内的量子态数） （) (21)(,)"(2)()(,)(,)()(2~.2'2 1 3'' ''''2'21'21'21' 2 2222 22C a a l t t z y x a c c z l a z y t a y x t a x z t y x C C e E E m h k V m m m m k g k k k k k m h E k E k m m k k m m k k m m k ml k m k k h E k E K IC E G si ? 系中的态密度在等能面仍为球形等能面 系中在则：令） （关系为 ）（半导体的、证明： 3 1 23 2212 32' 2123 2 31'2 '''')()2(4)()(111100)()(24)(4)()(~l t n c n c l t t z m m s m V E E h m E sg E g si V E E h m m m dE dz E g dk k k g Vk k g d k dE E E ?? ? ? ）方向有四个， 锗在（旋转椭球，个方向，有六个对称的导带底在对于即状态数。 空间所包含的空间的状态数等于在

半导体物理学(第7版)第三章习题和答案

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 第三章习题和答案 1. 计算能量在E=E c 到2 *n 2 C L 2m 100E E π+= 之间单位体积中的量子态数。 解： 2. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式（3-6）。 3 22 233*28100E 21 23 3 *22100E 002 1 233*231000L 8100)(3 222)(22)(1Z V Z Z )(Z )(22)(23 22 C 22 C L E m h E E E m V dE E E m V dE E g V d dE E g d E E m V E g c n c C n l m h E C n l m E C n n c n c πππππ= +-=-== = =-=*+ + ? ?** ）（） （单位体积内的量子态数） （) (21)(,)"(2)()(,)(,)()(2~.2'21 3'' ''''2'21'21'21' 2 2222 22C a a l t t z y x a c c z l a z y t a y x t a x z t y x C C e E E m h k V m m m m k g k k k k k m h E k E k m m k k m m k k m m k ml k m k k h E k E K IC E G si -=??? ? ??+?=+++====+++=* ****系中的态密度在等能面仍为球形等能面 系中在则：令） （关系为 ）（半导体的、证明：[] 3 1 23 2 21232' 212 3 2 31 '2 '''')()2(4)()(111100)()(24)(4)()(~l t n c n c l t t z m m s m V E E h m E sg E g si V E E h m m m dE dz E g dk k k g Vk k g d k dE E E =-==∴-??? ?????+??==∴?=??=+** πππ）方向有四个， 锗在（旋转椭球， 个方向，有六个对称的导带底在对于即状态数。 空间所包含的空间的状态数等于在

薄膜物理与技术A卷答案

《薄膜物理与技术》A卷试题参考答案及评分细则 一、名词解释：（本题满分20分，每小题5分） 1、饱和蒸汽压 在一定温度下（1分），真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中（2分）所表现出的压力称为该物质的饱和蒸气压。（2分） 2、溅射 是指荷能粒子轰击固体物质表面（靶），（1分）并在碰撞过程中发生动能与动量的转移，（2分）从而将物质表面原子或分子激发出来的过程。（2分） 3、化学气相沉积 把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的单质气体供给基片（2分），利用热、等离子体、紫外线、激光、微波等各种能源（2分），使气态物质经化学反应形成固态薄膜。（1分）。 4、外延生长 外延生长技术就是在一块半导体单晶片上（2分）沿着单晶片的结晶轴方向生长（2分）一层所需要的薄单晶层。（1分） 二、简答题：（本题满分80分） 1、什么叫真空？写出真空区域的划分及对应的真空度（10分） 答：真空是指低于一个大气压的气体空间。（2分） 对真空的划分： 1）粗真空：105－102Pa；（2分） 2）低真空：102－10-1Pa；（2分） 3）高真空：10-1－10-6Pa；（2分） 4）超高真空：＜10-6Pa。（2分） 2、什么是真空蒸发镀膜法？其基本过程有哪些？（10分） 答：真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出（2分），形成蒸气流，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜的方法。（2分）其基本过程包括： （1）加热蒸发过程。包括凝聚相转变为气相的相变过程。（2分） （2）输运过程，气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运。（2分） （3）蒸发原子或分子在基片表面的淀积过程，即使蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。（2分） 3、简述磁控溅射的工作原理。（10分） 答：磁控溅射的工作原理是：电子e在电场E作用下，在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞，使其电离出Ar＋和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar＋在电场作用下加速飞向阴极靶，（2分）并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则淀积在基片上形成薄膜。（2分） 二次电子e1一旦离开靶面，就同时受到电场和磁场的作用。一般可近似认为：二次电子在阴极暗区时，只受电场作用；一旦进入负辉区就只受磁场作用。（2分）

半导体物理学第七版 完整课后题答案

第一章习题 1.设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k)与价带极大值附近 能量E V (k)分别为: E c =0 2 20122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V -=-+ 0m 。试求： 为电子惯性质量，nm a a k 314.0,1==π (1)禁带宽度; （2） 导带底电子有效质量; （3）价带顶电子有效质量; (4)价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解:(1) eV m k E k E E E k m dk E d k m k dk dE Ec k k m m m dk E d k k m k k m k V C g V V V c 64.012)0()43(0,060064 30382324 30)(2320212102 2 20 202 02022210 1202==-==<-===-== >=+== =-+ηηηηηηηη因此：取极大值处，所以又因为得价带： 取极小值处，所以：在又因为：得：由导带： 04 3222* 83)2(1m dk E d m k k C nC ===η

s N k k k p k p m dk E d m k k k k V nV /1095.704 3)()()4(6 )3(25104300222* 11-===?=-=-=?=-==ηηηηη所以：准动量的定义： 2、 晶格常数为0、25nm 的一维晶格,当外加102V/m,107 V/m 的电场时,试分别计 算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。 解:根据:t k h qE f ??== 得qE k t -?=?η s a t s a t 13719282 1911027.810106.1) 0(1027.810106.1) 0(----?=??--= ??=??-- =?π πηη 补充题1 分别计算Si(100),(110),(111)面每平方厘米内的原子个数,即原子面密度(提示:先 画出各晶面内原子的位置与分布图) Si 在(100),(110)与(111)面上的原子分布如图1所示: (a)(100)晶面 (b)(110)晶面

模拟电子技术基础pdf

模拟电子技术基础华教网1电子技术发展2。模拟信号和模拟电路3。电子信息系统的组成4。模拟电子技术基础课程特点5。如何学习本课程6。课程目标7。试验方法六氯环己烷华教网1电子技术的发展，电子技术的发展，促进了计算机技术的发展，使其“无所不在”并得到广泛应用！广播与通信：发射机、接收机、广播、录音、程控交换机、电话、手机；网络：路由器、ATM交换机、收发机、调制解调器；行业：钢铁、石化、机械加工、数控机床；交通：飞机、火车、船舶、汽车；军事：雷达、电子导航；航空航天：卫星定位、医疗监控：伽玛刀、CT、B超、微创手术；消费电子产品：家用电器（空调、冰箱、电视）、音频、视频摄像机、摄像机、电子手表）、电子玩具、各种报警器，安全系统HCH a华教网电子技术的发展很大程度上体现在元器件的开发上。1904年、1947年和1958年，从电子管到半导体管再到集成电路，集成电子管应运而生，晶体管研制成功。HCH-atsin与电子管、晶体管和集成电路的比较。半导体器件的发展华教网. 贝尔实验室在1947年制造了第一个晶体管，1958年制造了集成电路，1969年制造了大规模集成电路。第一个有四个晶体管的集成电路于1975年制造，1997年，一个集

成电路中有40亿个晶体管。一些科学家预测，整合程度将以每6年10倍的速度增长，到2015年或2020年达到饱和。学习电子技术课程时要时刻注意电子技术的发展！六氯环己烷华教网一些科学家要记住！第一个晶体管的发明者（由贝尔实验室的约翰·巴丁、威廉·肖克利和沃尔特·布拉丹发明）于1947年11月底发明了晶体管，并于12月16日正式宣布“晶体管”的诞生。他获得了诺贝尔物理学奖。1956年。1972年，他因对超导性的研究而获得诺贝尔物理学奖。1958年9月12日，第一个集成电路及其发明者Ti 的Jack Kilby在德州仪器实验室实现了将电子器件集成到半导体材料中的想法。42年后，他获得了2000年诺贝尔物理学奖。”奠定了现代信息技术的基础。

半导体物理学(刘恩科)第七版 完整课后题答案

第一章习题 1．设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量E c (k)和价带极大值附近 能量E V (k)分别为： E c =0 2 20122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V - =-+ 0m 。试求： 为电子惯性质量，nm a a k 314.0,1== π （1）禁带宽度; （2） 导带底电子有效质量; （3）价带顶电子有效质量; （4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解：（1） eV m k E k E E E k m dk E d k m k dk dE Ec k k m m m dk E d k k m k k m k V C g V V V c 64.012)0()43 (0,060064 3 382324 3 0)(2320 2121022 20 202 02022210 1202== -==<-===-==>=+===-+ 因此：取极大值 处，所以又因为得价带： 取极小值处，所以：在又因为：得：由导带： 04 32 2 2*8 3)2(1 m dk E d m k k C nC ===

s N k k k p k p m dk E d m k k k k V nV /1095.704 3 )() ()4(6 )3(25104 3002 2 2*1 1 -===?=-=-=?=- == 所以：准动量的定义： 2. 晶格常数为0.25nm 的一维晶格，当外加102V/m ，107 V/m 的电场时，试分别 计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。 解：根据：t k h qE f ??== 得qE k t -?=? s a t s a t 137 19 282 1911027.810 10 6.1)0(102 7.810106.1) 0(----?=??-- =??=??-- = ?π π 补充题1 分别计算Si （100），（110），（111）面每平方厘米内的原子个数，即原子面密度 （提示：先画出各晶面内原子的位置和分布图） Si 在（100），（110）和（111）面上的原子分布如图1所示： （a ）(100)晶面 （b ）(110)晶面

薄膜物理与技术

第一章真空技术基础 1、膜的定义及分类。 答：当固体或液体的一维线性尺度远远小于它的其他二维尺度时，我们将这样的固体或液体称为膜。通常，膜可分为两类： （1）厚度大于1mm的膜，称为厚膜； （2）厚度小于1mm的膜，称为薄膜。 2、人类所接触的真空大体上可分为哪两种？ 答：（1）宇宙空间所存在的真空，称之为“自然真空”；（2）人们用真空泵抽调容器中的气体所获得的真空，称之为“人为真空”。 3、何为真空、绝对真空及相对真空？ 答：不论哪一种类型上的真空，只要在给定空间内，气体压强低于一个大气压的气体状态，均称之为真空。完全没有气体的空间状态称为绝对真空。目前，即使采用最先进的真空制备手段所能达到的最低压强下，每立方厘米体积中仍有几百个气体分子。因此，平时我们所说的真空均指相对真空状态。 4、毫米汞柱和托？ 答：“毫米汞柱（mmHg）”是人类使用最早、最广泛的压强单位，它是通过直接度量长度来获得真空的大小。1958 年，为了纪念托里拆利，用“托（Torr）”，代替了毫米汞柱。1 托就是指在标准状态下，1 毫米汞柱对单位面积上的压力，表示为1Torr=1mmHg。 5、真空区域是如何划分的？ 答：为了研究真空和实际使用方便，常常根据各压强范围内不同的物理特点，把真空划分为以下几个区域：（1）粗真空：l′105 ~ l′102 Pa，（2）低真空：l′102 ~ 1′10-1Pa，（3）高真空：l′10-1 ~ 1′10-6Pa和（4）超高真空：< 1′10-6Pa。 6、真空各区域的气体分子运动规律。 答：（1）粗真空下，气态空间近似为大气状态，分子仍以热运动为主，分子之间碰撞十分频繁；（2）低真空是气体分子的流动逐渐从黏滞流状态向分子状态过渡，气体分子间和分子和器壁间的碰撞次数差不多；（3）高真空时，气体分子的流动已为分子流，气体分子和容器壁之间的碰撞为主，而且碰撞次数大大减少，在高真空下蒸发的材料，其粒子将沿直线飞行；（4）在超高真空时，气体的分子数目更少，几乎不存在分子间的碰撞，分子和器壁的碰撞机会也更少了。 7、何为气体的吸附现象？可分几类、各有何特点？ 答：气体吸附就是固体表面捕获气体分子的现象，吸附分为物理吸附和化学吸附。 （1）物理吸附没有选择性，任何气体在固体表面均可发生，主要靠分子间的相互吸引力引起的。物理吸附的气体容易发生脱附，而且这种吸附只在低温下有效；（2）化学吸附则发生在较高的温度下，和化学反应相似，气体不易脱附，但只有当气体中的原子和固体表面原子接触并形成化合键时才能产生吸附作用。 8、何为气体的脱附现象？ 答：气体的脱附是气体吸附的逆过程。通常把吸附在固体表面的气体分子从固体表面被释放出来的过程叫做气体的脱附。 9、何为电吸收和化学清除现象？ 答：电吸收是指气体分子经电离后形成正离子，正离子具有比中性气体分子更强的化学活泼性，因此常常和固体分子形成物理或化学吸附；化学清除现象常在活泼金属（如钡、铁等）固体材料的真空蒸发时出现，这些蒸发的固体材料将和非惰性气体分子生成化合物，从而产生化学吸附。 10、影响气体在固体表面吸附和脱附的主要因素

半导体物理学第七版完整答案修订版

半导体物理学第七版完 整答案修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】

第一章习题 1．设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量E c (k)和价带极大值附近能量E V (k) 分别为： E C （K ）=0 2 20122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V - =-+ （1）禁带宽度; （2）导带底电子有效质量; （3）价带顶电子有效质量; （4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解：（1） 2. 晶格常数为0.25nm 的一维晶格，当外加102V/m ，107 V/m 的电场时，试分别计算电子 自能带底运动到能带顶所需的时间。 解：根据：t k h qE f ??== 得qE k t -?=? 补充题1 分别计算Si （100），（110），（111）面每平方厘米内的原子个数，即原子面密度（提 示：先画出各晶面内原子的位置和分布图） Si 在（100），（110）和（111）面上的原子分布如图1所示：

（a ）(100)晶面 （b ）(110)晶面 （c ）(111)晶面 补充题2 一维晶体的电子能带可写为)2cos 81 cos 8 7()22ka ka ma k E +-= （， 式中a 为 晶格常数，试求 （1）布里渊区边界； （2）能带宽度； （3）电子在波矢k 状态时的速度； （4）能带底部电子的有效质量* n m ； （5）能带顶部空穴的有效质量*p m 解：（1）由 0)(=dk k dE 得 a n k π = （n=0，?1，?2…） 进一步分析a n k π ) 12(+= ，E （k ）有极大值， a n k π 2=时，E （k ）有极小值

薄膜物理与技术复习资料

第一章 最可几速率：根据麦克斯韦速率分布规律，可以从理论上推得分子速率在m v 处有极大值，m v 称为最可几速率 M RT M RT m kT 41.122==,Vm 速度分布 平均速度: M RT m RT m kT 59.188==ππ，分子运动平均距离 均方根速度:M RT M RT m kT 73.133==平均动能 真空的划分：粗真空、低真空、高真空、超高真空。 真空计：利用低压强气体的热传导和压强有关； (热偶真空计) 利用气体分子电离；（电离真空计） 真空泵：机械泵、扩散泵、分子泵、罗茨泵 机械泵：利用机械力压缩和排除气体 扩散泵：利用被抽气体向蒸气流扩散的想象来实现排气作用 分子泵：前级泵利用动量传输把排气口的气体分子带走获得真空。 平均自由程：每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程；其统计平均值成为平均自由程。 常用压强单位的换算 1Torr=133.322 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr 1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa 真空区域的划分、真空计、各种真空泵 粗真空 1×105 to 1×102 Pa 低真空 1×102 to 1×10-1 Pa 高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa 超高真空 <1×10-6 Pa 旋转式机械真空泵 油扩散泵 复合分子泵 属于气体传输泵，即通过气体吸入并排出真空泵从而达到排气的目的 分子筛吸附泵 钛升华泵 溅射离子泵 低温泵 属于气体捕获泵，即通过各种吸气材料特有的吸气作用将被抽气体吸除，以达到所需真空。 不需要油作为介质，又称为无油泵 绝对真空计： U 型压力计、压缩式真空计 相对真空计：

半导体物理学第7版习题及答案

第五章习题 1. 在一个n 型半导体样品中，过剩空穴浓度为1013cm -3, 空穴的寿命为100us 。计算空穴的复合率。 2. 用强光照射n 型样品，假定光被均匀地吸收，产生过剩载流子，产生率为,空穴寿命为。 （1）写出光照下过剩载流子所满足的方程； （2）求出光照下达到稳定状态时的过载流子浓度。 3. 有一块n 型硅样品，寿命是1us ，无光照时电阻率是10cm 。今用光照射该样品，光被半导体均 匀的吸收，电子-空穴对的产生率是1022cm -3s-1 ,试计算光照下样品的电阻率，并求电导中少数在流子 的贡献占多大比例？ 4. 一块半导体材料的寿命=10us ，光照在材料中会产生非平衡载流子，试求光照突然停止20us 后， s cm p U s cm p U p 31710 10010 313/10U 100,/10613 ==?= ====?-??-τ τμτ得：解：根据？求：已知：τ τ τ ττ g p g p dt p d g Ae t p g p dt p d L L t L =?∴=+?-∴=?+=?+?-=?∴-. 00 )2()(达到稳定状态时，方程的通解：梯度，无飘移。 解：均匀吸收，无浓度cm s pq nq q p q n pq np cm q p q n cm g n p g p p n p n p n p n L /06.396.21.0500106.1101350106.11010.0:101 :1010100 .19 16191600'000316622=+=???+???+=?+?++=+=Ω=+==?==?=?=+?-----μμμμμμσμμρττ光照后光照前光照达到稳定态后% 2606.38.006.3500106.1109. ,.. 32.0119 161 0' '==???=?∴?>?Ω==-σσ ρp u p p p p cm 的贡献主要是所以少子对电导的贡献献 少数载流子对电导的贡

薄膜物理与技术

薄膜物理与技术 第一章 1、真空：低于一个大气压的气体空间。P1 2、真空度与压强的关系：真空度越低，压强越高。P1 3、1Torr = 1/760 atm =133.322Pa.（或1Pa=7.5×10-3Torr）P2 4、平均自由程：每个分子在连续两次碰撞之间的路程。P5 5、余弦定律：碰撞于固体表面的分子，它们飞离表面的方向与原入射方向无关，并按与表 面法线方向所成角度θ的余弦进行分布。P7 6、极限压强（或极限真空）：对于任何一个真空系统而言，都不可能得到绝对真空（p=0）， 而是具有一定的压强。P7 7、抽气速率：在规定压强下单位时间所抽出气体的体积，它决定抽真空所需要的时间。P7 8、机械泵的原理：利用机械力压缩和排除气体。P8 9、分子泵的工作原理：靠高速转动的转子碰撞气体分子并把它驱向排气口，由前级泵抽走， 而使被抽容器获得超高真空。P13 第二章 1、真空蒸发镀膜的三个基本过程：P17 （1）加热蒸发过程：…… （2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运：…… （3）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程：…… 2、为什么真空蒸发镀膜的三个过程必须在空气非常稀薄的真空环境中进行？P18 答：如果不是真空环境，蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞，使膜层受到严重污染，甚至形成氧化物；或者蒸发源被加热氧化烧毁；或者由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄膜。 3、饱和蒸气压：在一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现 出的压力。P18 4、蒸发温度：物质在饱和蒸气压为10-2托时的温度。P18 5、碰撞几率：。P23 6、点蒸发源：能够从各个方向蒸发等量材料的微小球状蒸发源。P25-27 计算：公式2-28、2-33 7、蒸发源与基板的相对位置配置P33 （1）点源与基板相对位置的配置：为了获得均匀膜厚，点源必须配置在基板所围成的球体中心。 （2）小平面源与基板相对位置的配置：当小平面源为球形工作架的一部分时，该小平面蒸发源蒸发时，在内球体表面上的膜厚分布是均匀的。 （3）大、小面积基板和蒸发源的配置。 8、对蒸发源材料的要求：①熔点要高；②饱和蒸气压低；③化学性能稳定，在高温下不应 与蒸发材料发生化学反应；④具有良好的耐热性，热源变化时，功率密度变化较小；⑤原料丰富，经济耐用。P35、37 9、表2-5 适合于各种元素的蒸发源（蒸发源材料）。P36 10、外延：在适当的衬底与合适条件下，沿衬底材料晶轴方向生长一层结晶结构完整的新单 晶层薄膜的方法。P46 11、同质外延：外延薄膜和衬底属于同一物质；异质外延：外延薄膜和衬底属于不同物质。

模拟电子技术基础pdf

模拟电子技术基础模拟电子技术基础https://www.docsj.com/doc/cb1328266.html,简介1.电子技术的发展2.模拟信号和模拟电路3.电子信息系统的组成4.模拟电子技术的基础课程的特点5.如何学习本课程6.课程目的7.测试方法HCH atsin https://www.docsj.com/doc/cb1328266.html, 1，电子技术的发展，电子技术的发展，促进计算机技术的发展，使其“无处不在”，广泛用过的！广播和通信：发射机，接收机，公共地址，录音，程控交换机，电话，移动电话；网络：路由器，ATM交换机，收发器，调制解调器；行业：钢铁，石化，机械加工，数控机床；运输：飞机，火车，轮船，汽车；军事：雷达，电子导航；航空航天：卫星定位，监测医疗：伽马刀，CT，B超检查，微创手术；消费类电子产品：家用电器（空调，冰箱，电视，音响，摄像机，照相机，电子手表），电子玩具，各种警报器，安全系统HCH a https://www.docsj.com/doc/cb1328266.html,电子技术的发展在很大程度上反映了在组件开发中。1904年，1947年和1958年，从电子管到半导体管再到集成电路，集成电子管应运而生，晶体管得到了成功的开发。HCH atsin与电子管，晶体管和集成电路的比较https://www.docsj.com/doc/cb1328266.html,半导体组件的发展，贝尔实验室在1947年制造了第一个晶体管，在1958年制造了集成电路，在1969年制造了LSI，在1975年制造了第一

个集成电路四个晶体管，而1997年单个集成电路中有40亿个晶体管。一些科学家预测，集成度将提高10倍/ 6年，到2015或2020年达到饱和。学习电子技术课程应始终注意发展电子技术！hch a tsin https://www.docsj.com/doc/cb1328266.html,要记住的一些科学家！第一个晶体管的发明者（由贝尔实验室的John Bardeen，William schockley和Walter bradain发明）在1947年11月底发明了该晶体管，并于12月16日正式宣布了“晶体管”的诞生。他获得了诺贝尔物理学奖。1956年。1972年，他因超导研究而获得诺贝尔物理学奖。1958年9月12日，第一个集成电路及其发明者Ti的Jack Kilby在德州仪器公司的实验室中实现了将电子设备集成到半导体材料中的想法。42年后，他获得2000年诺贝尔物理学奖。“奠定了现代信息技术的基础”。

薄膜物理与技术题库完整

一、填空题 在离子镀膜成膜过程中，同时存在沉积和溅射作用，只有当前者超过后者时，才能发生薄膜的沉积 薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程 薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状-岛状生长 在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与气体的压强P和电极距离的乘积有关。 1.表征溅射特性的参量主要有溅射率、溅射阈、溅射粒子的速度和能量等。 2. 溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm 之间。 3．薄膜的组织结构是指它的结晶形态，其结构分为四种类型：无定形结构，多晶结构，纤维结构，单晶结构。 4．气体分子的速度具有很大的分布空间。温度越高、气体分子的相对原子质量越小，分子的平均运动速度越快。 二、解释下列概念 溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面 (靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象 气体分子的平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程，其统计平均值： 称为平均自由程， 饱和蒸气压：在一定温度下，真空室蒸发物质与固体或液体平衡过程中所表现出的压力。 凝结系数：当蒸发的气相原子入射到基体表面上，除了被弹性反射和吸附后再蒸发的原子之外，完全被基体表面所凝结的气相原子数与入射到基体表面上总气相原子数之比。 物理气相沉积法：物理气相沉积法 (Physical vapor deposition)是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程 真空蒸发镀膜法:是在真空室，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态 溅射镀膜法:利用带有电荷的离子在电场加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质作成的靶电极。在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中将靶原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现薄膜的沉积。 离化率:离化率是指被电离的原子数占全部蒸发原子数的百分比例。是衡量离子镀特性的一个重要指标。 化学气相沉积:是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。 物理气相沉积：是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到离子轰击时物质表面原子溅射的现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。 溅射阈值:溅射阈值是指使靶材原子发生溅射的入射离子所必须具有的最小能量。

半导体物理学(刘恩科)第七版-完整课后题答案

第一章习题 1．设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量E c (k)和价带 极大值附近能量E V (k)分别为： E c =0 2 20122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V - =-+ 0m 。试求： 为电子惯性质量，nm a a k 314.0,1== π （1）禁带宽度; （2） 导带底电子有效质量; （3）价带顶电子有效质量; （4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解：（1）

eV m k E k E E E k m dk E d k m k dk dE Ec k k m m m dk E d k k m k k m k V C g V V V c 64.012)0()43 (0,060064 3 382324 3 0)(2320 2121022 20 202 02022210 1202== -==<-===-==>=+===-+ηηηηηηηη因此：取极大值处，所以又因为得价带： 取极小值处，所以：在又因为：得：由导带： 04 32 2 2*8 3)2(1 m dk E d m k k C nC ===η s N k k k p k p m dk E d m k k k k V nV /1095.704 3 )() ()4(6 )3(25104 3002 2 2*1 1 -===?=-=-=?=- ==ηηηηη所以：准动量的定义： 2. 晶格常数为0.25nm 的一维晶格，当外加102V/m ，107 V/m 的电场 时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。 解：根据：t k h qE f ??== 得qE k t -?=?η

半导体物理学 (第七版) 习题答案

半导体物理习题解答 1－1．（P 32）设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量E c （k ）和价带极大值附近能量E v （k ）分别为： E c (k)=0223m k h +022)1(m k k h -和E v (k)= 0226m k h －0 2 23m k h ； m 0为电子惯性质量，k 1＝1/2a ；a ＝0.314nm 。试求： ①禁带宽度； ②导带底电子有效质量； ③价带顶电子有效质量； ④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。 [解] ①禁带宽度Eg 根据dk k dEc )(＝0232m k h ＋0 12)(2m k k h -＝0；可求出对应导带能量极小值E min 的k 值： k min ＝ 14 3 k ， 由题中E C 式可得：E min ＝E C (K)|k=k min = 2 10 4k m h ； 由题中E V 式可看出，对应价带能量极大值Emax 的k 值为：k max ＝0； 并且E min ＝E V (k)|k=k max ＝02126m k h ；∴Eg ＝E min －E max ＝021212m k h ＝2 02 48a m h ＝11 28282 2710 6.1)1014.3(101.948)1062.6(----???????＝0.64eV ②导带底电子有效质量m n 0202022382322 m h m h m h dk E d C =+=；∴ m n ＝022 283/m dk E d h C = ③价带顶电子有效质量m ’ 022 26m h dk E d V -=，∴022 2'61/m dk E d h m V n -== ④准动量的改变量 h △k ＝h (k min -k max )= a h k h 83431= [毕] 1－2．（P 33）晶格常数为0.25nm 的一维晶格，当外加102V/m ，107V/m 的电场时，试分别计算电子自能带 底运动到能带顶所需的时间。 [解] 设电场强度为E ，∵F =h dt dk =q E （取绝对值） ∴dt =qE h dk

薄膜材料技术复习题090526

1.薄膜定义：按照一定需要，利用特殊的制备技术，在基体表面形成厚度为亚微米至微米级的膜层。这种二维伸展的薄膜具有特殊的成分、结构和尺寸效应而使其获得三维材料所没有的特性，同时又很节约材料，所以非常重要。通常是把膜层无基片而能独立成形的厚度作为薄膜厚度的一个大致的标准，规定其厚度约在1μm左右。 2.一些表面定义： 1)理想表面：沿着三维晶体相互平行的两个面切开，得到的表面，除了原子 平移对称性破坏，与体内相同。 2)清洁表面：没有外界杂质。 3)弛豫表面：表面原子因受力不均向内收缩或向外膨胀。 4)重构表面：表面原子在与表面平行的方向上的周期也发生变化，不同于晶 体内部原子排列的二维对称性（再构）。 5)实际表面：存在外来原子或分子。 3. 薄膜的形成的物理过程 驰豫 重构驰豫+重构? ? ? ? ? 驰豫：表面向下收缩，表面层原子与内层原子 结构缺陷间距比内层原子相互之间有所减小。 重构：在平行表面方向上原子重排。

①小岛阶段——成核和核长大，透射电镜观察到大小一致(2-3nm)的核突然出现.平行基片平面的两维大于垂直方向的第三维。说明：核生长以吸附单体在基片表面的扩散，不是由于气相原子的直接接触。 ②结合阶段——两个圆形核结合时间小于0.1s,并且结合后增大了高度，减少了在基片所占的总面积。而新出现的基片面积上会发生二次成核，复结合后的复合岛若有足够时间，可形成晶体形状，多为六角形。核结合时的传质机理是体扩散和表面扩散（以表面扩散为主）以便表面能降低。 ③沟道阶段——圆形的岛在进一步结合处，才继续发生大的变形→岛被拉长，从而连接成网状结构的薄膜，在这种结构中遍布不规则的窄长沟道，其宽度约为5-20nm ，沟道内发生三次成核，其结合效应是消除表面曲率区，以使生成的总表面能为最小。 ④连续薄膜——小岛结合，岛的取向会发生显著的变化，并有些再结晶的现象。沟道内二次或三次成核并结合，以及网状结构生长→连续薄膜。 4. 薄膜的附着类型及影响薄膜附着力的工艺因素 ???????????????????????（在新面积处）稳定核（在捕获区）单体的吸附形成小原子团临界核临界核（在非捕获区）大岛大岛连合沟道薄膜小岛 二次成核二、三次成核二、三次成核 连续薄膜（在沟道和孔洞处）三次成核

电子技术基础习题答案(于宝明)

第一章习题 1.1 如需将PN结二极管处于正向偏置，应如何确定外接电压的极性？答：如需将PN结二极管处于正向偏置，外接电压的极性应该是P区端接高电位，N区端接低电位。 1.2 PN结二极管的单向导电性是在什么外部条件下才能显示出来？答：在外部施加了正、反相电压且出现正相导通、反相截止时才能显示出来。 1.3 PN结两端存在内建电位差，若将PN结短路，问有无电流流过？答：二极管短路时没有电流。原因是ＰＮ结两端虽有电位差，但是在半导体和金属电极接触处，也有"接触电位差"，后者抵消了ＰＮ结两端的电位差。金属一半导体结和ＰＮ结不同：（１）没有单向导电性，（２）接触电位差和外加电压的极性及幅值无关。这种接触叫做"欧姆接触"。从另一种角度分析，如果有电流，金属导线就会发热，二极管就要冷却。作为一个热平衡的整体，要产生这种现象是不可能的。所以，二极管短路时Ｉ＝０。 1.4 比较硅、锗两种二极管的性能。在工程实践中，为什么硅二极管应用得较普遍？ 答：锗有32 、硅有14 个电子，最外围都有四个价电子。电子数量、层数越多，受热激发的后价电子脱离共价健束缚的可能性就越大，所以，硅半导体更稳定。 1.5 当输入直流电压波动或外接负载电阻变动时，稳压管稳压电路的输出电压能否保持稳定？若能稳定，这种稳定是否是绝对的？ 答：当输入直流电压波动或外接负载电阻变动时，稳压管稳压电路的输出电压能保持基本稳定，但是由于其反相击穿特性曲线并非完全垂直下降，所以这种稳定不是绝对的。 1.6 光电子器件为什么在电子技术中得到越来越广泛的应用？试列举一二例。 答：因为可以利用可见或不可见光进行信号指示、遥控、遥测。减少了导线的连接和一些干扰，带来了方便，比如电视机等家电的遥控器、指示灯等都是应用实例。 1.7 如何用万用表的“Ω”挡来辨别一只二极管的阳、阴两极？（提

薄膜物理试题B卷试题答案

2008春季学期 薄膜物理 试题B 卷试题 答案 一、填空题 1.表征溅射特性的参量主要有 溅射率 、 溅射阈 、 溅射粒子的速度和能量 等。 2. 溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm 之间。 3．薄膜的组织结构是指它的结晶形态，其结构分为四种类型：无定形结构， 多晶结构 ，纤维结构 ， 单晶结构 。 4．气体分子的速度具有很大的分布空间。温度越高、气体分子的相对原子质量越小，分子的平均运动速度越 快 。 二、解释下列概念 1. 真空蒸发镀膜法 是在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态 薄膜的方法。 2．离化率 离化率是指被电离的原子数占全部蒸发原子数的百分比例。是衡量离子镀特性的一个重要指标。 3．溅射镀膜法 利用带有电荷的离子在电场加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质作成的靶电极。在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中将靶原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现薄膜的沉积。 4. 化学气相沉积 (Chemical vapor deposition)是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。 5．溅射阈值 溅射阈值是指使靶材原子发生溅射的入射离子所必须具有的最小能量。 三、回答下列问题 1、描述气体分子从表面的反射－余弦定律及其意义？ 碰撞于固体表面的分子，它们飞离表面的方向与原入射方向无关，并按与表面法线方向所成角度θ的余弦进行分布。则一个分子在离开其表面时，处于立体角d ω(与表面法线成θ角)中的几率是： 式中1/π是归一化条件，即位于2π立体角中的几率为1而出现的余弦定律的重要意义在于： (1) 它揭示了固体表面对气体分子作用的另一个方面，即将分子原有的方向性彻底“消除”，均按余弦定律散射 (2) 分子在固体表面要停留一定的时间，这是气体分子能够与固体进行能量交换和动量交换的先决条件，这一点有重要的实际意义 θπωcos ?=d dp