- 1、本文档共48页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第01章相平衡与界面相祥解.ppt
薄膜与表面物理 参考书目 1. 热力学统计物理,汪志诚著,高等教育出版社,1993年 2. 薄膜生长,吴自勤、王兵编著,科学出版社,2001年 3. 近代半导体材料的表面科学基础,许振嘉编著,北京大学出版社,2002年 4. Physics at Surface,Andrew Zangwill,世界图书出版公司,2006年 1.6 界面曲率半径的影响 在上一节中讨论的仅是平面界面。实际中发生相变之初,从气相凝结成液相或固相时颗粒总是从很小尺寸开始的,这时它们的曲率半径很小,导致凝聚相内的压强受到很大影响。 根据自由能判据,等温等容条件下,F极小时系统稳定,即: dF = dFS+ dFG + dFI = 0 而: dFS =-SSdT-PSdVS+μSdMS =-PSdVS +μSdMS ( 等温 ) dFG =-PGdVG +μGdMG dFI =γdA+Adγ =γdA γ=γ(T) 1.6 界面曲率半径的影响 代入并考虑化学平衡条件及: dVS=-dVG,dMS=-dMG 即得到: ( PG-PS ) dVS +γdA = 0 考虑球形凝聚相,得: PS- PG = 2γ/r (1.40) 由于2γ/r 0,所以凝聚相内的压强比气相大。 1) 表面张力系数γ 越大,两相压强差越大。 2) 一般凝聚相γ相当大,当r小到纳米量级时,PS很大,以致使晶格常数变小。TEM电子衍射可观察到晶格,实验证实了这一点。 1.7 晶体表面能、界面能和黏附能 表面能是指建立一个新表面所需消耗的额外能量。例如沿着一定晶向解理一块晶体,将产生两个表面。在这个过程中需要切断晶面间的原子键,因而需要付出额外能量做功才能实现。而这些额外能量就转化为晶体的表面能。 因此也可认为表面能来源于表面两侧原子之间的键断开引起的能量增高,其大小可以从原子键能uAA估算出来。计算表面能时通常以理想晶体的能量为零点。 * 本课程是凝聚态物理和材料物理与化学专业硕士研究生选修课程。 课程前半部分重点介绍材料表面有关知识、材料中的缺陷及其形成过程和机制。后半部分介绍薄膜生长理论,金属、半导体、氧化物薄膜的生长。最后介绍薄膜制备和研究方法。 课程简介 教学要求 通过本课程学习,希望大家了解现代半导体科学与技术在表面和薄膜领域的发展,掌握材料表面与界面的有关知识,掌握薄膜生长的理论与薄膜制备方法,了解薄膜研究方法。 第一章 相平衡与相界面 薄膜与表面物理 1.1.1 特征函数 薄膜和体材料一样也是一个热力学系统,因此其中的物理过程遵从热力学的基本规律。 为研究系统运动规律,在热力学中,我们用四个特征函数描述一个热力学系统,它们分别为: 1.1 相平衡与相变 G = U-TS + PV dG = -SdT + VdP F = U-TS dF = -SdT-PdV H = U + PV dH = TdS + VdP U = U ( S,V ) dU = TdS - PdV 这四个特征函数的自变量各不相同。 1.1.1 特征函数 薄膜的生长过程是相变过程。有相变发生就说明系统没有达到平衡态,热力学过程正在进行。在热力学中判断一个系统是否达到热平衡的热力学判据有三个,分别为: 1.熵判据; 2.自由能判据 3.吉布斯判据 它们所针对的对象( 系统 )各不相同。 1.1 相平衡与相变 1.1 相平衡与相变 1.1.1 特征函数 熵判据: 对象:孤立系的平衡态。 一个系统在能量不变的条件下,对各种可能的虚变动,平衡态的熵最大。 对一个虚变动,如: a) ?S = 0,该状态
文档评论(0)