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第七章 地位材料结构 1. 薄膜的定义：薄膜是两个几何学平面间所夹的物质，即在二维空间扩展，呈很薄的形态（2）薄膜的厚度，其尺寸范围从几个纳米到几十微米。 ① ≤1μm的膜谓之薄膜 ② ＞1μm的膜为厚膜 2.有序分子膜 ; LB膜, SA膜, MD膜 3.薄膜的特性；用料少，经济方面考虑，新的效应，新的效应， 容易实现多层摸，薄膜和基片的粘附性，薄膜的内应力，缺陷。 4.薄膜制备大体上分为：化学气相沉积，物理气相沉积，真空蒸发； 溅射； 分子束外延等 5,。常用蒸发源：加热丝，加热舟，坩埚，盒状源。 6.薄膜形成的顺序为：具有一定能量的原子被吸附→形成小原子团→临界核→小岛→大岛→岛结合→沟道薄膜→连续薄膜。 7.薄膜的形成过程;1,临界核的形成；2.岛的形成;3长大与接合；4沟道薄膜的形成和连续膜的形成 8.薄膜形成的理论基础 : （1）热力学界面能理论（成核和毛细作用理论）；基本思想是将一般气体在固体表面上凝结成微液滴的核形成理论应用到薄膜形成过程中的成核研究。 (2)原子聚集理论（统计理论）: 原子聚集理论的基本思路: （1）原子团（2）把原子团看作是宏观分子，或大分子聚集体（3）临界核（4）临界核密度（5）成核速率. 9,两种成核理论比较：①两种理论依据的基本概念是相同的，所得到的成核速率计算公式的形式也相同。所不同之处是两者使用的能量不同和所用的模型不同。 ②热力学界面能理论（毛细作用理论）适合于描述大尺寸临界核。因此，对于凝聚自由能较小的材料或者在过饱和度较小的情况下进行沉淀，这种理论是比较适宜的。 　对于小尺寸临界核，则原子聚集理论模型（统计理论）比较适宜。 10, 薄膜的组织结构 ;01,非晶态结构或玻璃态结构 ,非晶态结构是薄膜原子排列的无序结构 02.多晶结构，多晶薄膜是通过岛状结构生长起来。03纤维结构，在玻璃基片上的ZnO压电薄膜是纤维结构薄膜的典型代表。,04单晶结构 ，单晶结构薄膜的特征是薄膜中原子排列有序 11薄膜的缺陷：点缺陷 ，位错，其它缺陷，孪晶，晶界 12.薄膜的表面; 1,由于原子键在表面处断开，因此在表面发生了原子的弛豫和重构，其表面成份也会发生变化。 表面的电子结构不同于体内，形成局域在表面的电子能态——表面态，产生表面空间电荷层。表面是薄膜与外界的物质交换面，不仅交换原子、离子，而且交换电子、光子和其它粒子。在薄膜表面附近的原子发生极化，近表面处势能增加，束缚内部电子使之不能逸出，形成表面势垒。 13,薄膜的界面:界面两边物质的成份或者结构不同，界面处的原子排列情况和电子结构也不同于体内。薄膜的界面是通过材料接触形成的 14.表面原子结构 ；未被污染的清洁表面，垂直表面方向（Z轴方向）上产生表面弛豫 在平行表面方向上发生重构，在表面上存在台阶，不清洁的表面表面吸附单层的有序排列 生成表面化合物， 表面偏析 15，表面态：在薄膜晶体的表面，晶格电子的势能在垂直表面方向上也不再存在平移对称性，这样电子波函数沿着垂直表面方向作指数衰减，处于这种状态的电子将定域在表面层中，称为表面态 16表面态的产生原因，除了晶格在表面的突然终止外，还有表面结构的缺陷和杂质，以及表面吸附外来原子等。清洁表面的电子态称为本征表面态；表面吸附外来原子或表面的不完整性（缺陷、台阶、杂质）都会产生表面态，称为非本征表面态，如吸附表面态。 17，表面势垒;1）正负电荷的吸引力，即镜像力的作用,2）表面电偶极层的作用, 3）导带底（Ec）以下，电子受原子核束缚 . 18.电接触: 1）逸出功与电子亲和势；逸出功 电子亲和势，EA=E0—Ec E0——真空能级，Ec——导带底能量值 19.金属与p,n型半导体接触有整流接触，欧姆接触 20.电子电导情形: 电子电导的欧姆接触，EφmEφi , 电子电导的中性接触。Eφm=Eφi , 电子电导的阻挡接触，EφmEφi 薄膜的尺寸效应 : 尺寸效应 : ① 由于表面能的影响使熔点降低； ② 干涉效应引起光的选择性透射和反射； ③ 表面上由于电子的非弹性散射使电导率发生变化； ④ 平面磁各向异性的产生； ⑤ 表面能级的产生；电子结构发生变化； ⑥ 由于量子尺寸效应引起输运现象的变化； ⑦ 由于薄膜的表面与内部的差别引起铁电相变居里温度发生变化； ⑧ 由于退极化场的影响，使铁电薄膜的介电常数与膜厚关系发生变化等。 21,金属薄膜的尺寸效应根据膜厚d、有效载流子的平均自由程和德布罗意波长λ这些量的相对大小，可将其划分为几个区域： ①经典区，其中λld，电子被看成经典粒子，可用玻耳兹曼输运方程计算其输运性质； ②经典尺寸效应区，其中λdl