第一章
名词解释
1．薄膜：所谓薄膜是指在基板的垂直方向上堆积的的原子层或分子层。在此方向上，薄膜具有微观结构。
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简答：
1．机械泵的“有害空间”指的是什么？有什么影响？怎样减小该影响？
答：有害空间指出气口与转子密封点之间的极小空隙空间。
影响：若待抽空间体积为V，初始压强为,转子第一次旋转所形成的空间体积为，根据玻义耳定律，旋转过一周后，待抽空间的压强降低为,经过n个循环后，由此可以看出，只有在泵室大而被抽容积小，即越大时获得，所需时间才越短，n越大越小，理论上时，。但泵在结构上总是存在着有害空间的缘故，以上推论是不可能实现的，当n足够大时，只会达到某一极限值。
为了减小有害空间的影响，通常采用双级泵。
2．简述热偶真空计原理。
答：热偶真空计是低压强下气体的热传导与压强有关的原理制成的真空计。电源加热灯丝产生的热量Q将以辐射热量、灯丝与热偶丝的传导热量以及气体分子碰撞灯丝而带走的热量三种方式向周围散发。即，热平衡时，灯丝温度T为定值，此时、为恒量，只有才随气体分子对灯丝的碰撞次数发生变化，即与气体分子数有关，或与气体压强有关，压强越高，气体分子数越多，碰撞次数多，就越多，灯丝温度变化就越大。直接用热电偶测量热丝温度的真空计叫热电偶真空计。 3.简述电离真空计原理。
答：电离真空计是利用气体分子电离的原理来测量真空度的。
在稀薄气体中，灯丝发射的电子经加速电场加速，具有足够的能量，在与气体分子碰撞时，能引起气体分子电离，产生正离子和次级电子。电离几率的大小与电子的能量有关。电子在一定的飞行路途中与分子碰撞的次数（或产生的正离子数）与气体分子密度成正比，因为，故在一定温度下，亦即比例于气体压强P。因此，根据电离真空计离子收集极收集离子数的多少，就可确定被测空间的压强大小，这就是电离真空计的原理。
第二章
名词解释
1． 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来的压力称为该物质的饱和蒸气压。 2． 蒸发温度：物质在饱和蒸气压为托时的温度，称为该物质的蒸发温度。
简答：
1.真空蒸发镀膜设备主要有几部分？
答：a真空室，为蒸发过程提供必要的真空环境。b蒸发源或蒸发加热器，放置蒸发材料并对其进行加热。c基板，用于接收蒸发物质并在其表面形成固态蒸发薄膜。d基板加热器及测温器等。 2.真空蒸发镀膜设备包括哪三个过程？
答：a加热蒸发过程。包括由凝聚相转变为气相的相变过程。B虹吸式屋面雨水排水系统气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这些粒子在环境气氛中的飞行过程。智能巡检终端C蒸发原子或分子在基片表面上的沉淀过程，即是蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。
3.点蒸发源在基板上的膜厚分布情况。
通常将能够从各个方向蒸发等量材料的微小球状蒸发源称为点蒸发源。一个很小的球ds,以每秒m克的相同蒸发速率向各个方向蒸发，则在单位时间内，在任何方向上，通过如图所
示立体角dw知的蒸发材料总量为dm，此角度为蒸发源和表面的角度，则有dm=（m/4π）dw因此,在蒸发材料到达与蒸发方向成θ角的小面积ds2的几何尺寸已知时,则淀枳在此面枳上的膜材厚度与数量即可求得。由图可知：ds1=ds2cosθ，ds1=r2dw则有dw= ds2cosθ/ r2= ds2cosθ/(h2+x2)式中r是点源与基板上被观察膜厚点的距离。所以，蒸发材料到达ds2上的蒸发速率dm 可写成dm=(m cosθds2)/4πr2假设蒸发膜的密度为p；单位时间内淀积在ds2上的膜厚为t则淀积到ds2上的薄膜体积为t ds2，则dm=pt ds2将此值代入式可得基板上任意一点的膜厚t=(m cosθ)/4πpr2经整理后得t=(m h)/4πpr3=(m h)/[4πp(h2+x2)3/2]当ds2在点源的正上方，即θ=0时，cosθ=1时：用t0表示原点处的膜厚，即有t0=m/4πph2显然t0是在基板平面内所能得到的最大膜厚。则在基板架平面内膜厚分布状况可用 下式表示
4.对蒸发源材料有哪些要求？
答：a熔点要高。因为蒸发材料的蒸发温度多数在1000-2000°C之间，所以蒸发源材料的熔点必须高于此温度。b饱和蒸气压低。这主要是为防止或减少在高温下蒸发源材料会随蒸发材料蒸发而成为杂质进入蒸镀膜层中。
c化学性能稳定。在高温下不应与蒸发材料发生化学反应。d具有良好的耐热性，热源变化时，功率密度变化较小。e原料丰富，经济耐用。
5．分子束外延（MBE）制膜的特点。
答：（1）MBE虽然也是一个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，而是以系统中的四极质谱仪，原子吸收光谱等近代分析仪器，精密地监控分子束的种类和强度，从而严格控制生长过程与生长速率。（2）MBE是一个超高真空的物理淀积过程，既不需要考虑中间化学反应，又不受质量传输的影响，并且利用快门可对生长和中断进行瞬时控制。因此，膜的组分和掺杂浓度可随源的变化作迅速调整（3）MBE的衬底温度低，因此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的自掺杂扩
散影响（4）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，所以它可生长按照普通热平衡生长方法难以生长的薄膜（5）MBE的另一个显著特点是生长速率低，大约是1μm/h，相当于每秒生长一个单原子层，因此有利于实现精确控制厚度、结构与成分和形成陡峭异质结等（6）MBE是在超高真空环境中进行的，而且衬底和分子束来源相隔较远，因此，可用多种表面分析仪器实时观察生长面上的成分、结构及生长过程，有利于科学研究。
第三章
名词解释：
1．溅射： 所谓溅射是指在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。 2．辉光放电：辉光放电是在真空度约为1帕的稀薄气体中，两电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。
3．溅射率：是描述溅射特性的一个重要的物理参量，它表示正离子轰击靶阴极时，平均每
个正离子能从阴极上打出的原子数。
4．溅射阈值：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。
简答：
1．射频辉光放电的特征。
答：第一，在辉光放电空间产生的电子获得了足够的能量，足以产生碰撞电离。因而，减少了放电时对二次电子的依赖，并且降低了击穿电压。第二，射频电压能够通过任何一种类型的阻抗耦合进去，所以电极并不需要是导体，因而可以溅射包括介质材料在内的任何材料。.
2．溅射率随入射角变化的解释。
答：首先，入射离子所具有的能量轰击靶材，将引起靶材表面原子的级联碰撞，导致某些原子被溅射。该级联碰撞的扩展范围不仅与入射离子能量有关，还与离子的入射角有关。显然，在大入射角的情况下，级联碰撞主要集中在很浅的表面层，妨碍了级联碰撞范围的
扩展，结果低能量的反冲原子的生成率很低，致使溅射率急剧下降。第二，入射离子以弹性反射方式从靶面反射。离子的反射方向与入射角有关。因此，反射离子对随后入射离子的屏蔽阻挡作用与入射角有关。在入射角为60°—80°时，其阻挡作用最小而轰击效果最好，故此时溅射率S呈最大值。
3．溅射镀膜有哪些类型。
答：a二级溅射b三级或四级溅射c磁控溅射d对向靶溅射e射频溅射f反应溅射g偏压溅射h非对称交流溅射i离子束溅射j吸气溅射
论述：focuss
1．溅射镀膜与真空蒸发镀膜相比有哪些优点和缺点？
答：优点：a任何物质均可以溅射，尤其是高熔点、低蒸气压元素和化合物。b 溅射镀膜与基板间的附着性好。c溅射镀膜密度高，针孔少，且膜层的纯度较高，因为在溅射镀膜过程中，不存在真空蒸镀时无法避免的坩埚污染现象。d膜厚可控性和重复性好。
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缺点：溅射设备复杂、需要高压装置；溅射沉积的成膜速度低；基板温升较高和易受杂质气体影响等。但是，由于射频溅射和磁控溅射技术的发展，在实现快速溅射淀积和降低基板温度方面已获得了很大进步。
2．论述直流辉光放电过程。
答：气体放电时，两级间的电压和电流的关系不能用简单的欧姆定律来描述，因为二者之间不是简单的直线关系。当两电极加上直流电压时，由于宇宙线产生的游离粒子和电子是很有限的，所以开始时电流非常小，此AB区称为无光“放电区。”随着电压升高，带电离子和电子获得了足够能量，与中性气体分子碰撞产生电离，使电流平稳的增加，但电压却受到电源的高输出阻抗限制而呈一个常数，BC区称为“汤姆森放电区”。在此区间内，电流可在电压不变情况下增大。 然后发生“雪崩点火”。离子轰击阴极，产生了足够多的离子和电子后，放电达到自持，气体开始起辉，两极间电流剧增，电压迅速下降，放电呈负阻特性，这个CD区叫做“过渡区”。 在D点以后，电流与电压无关，即增大电源功率时，电压维持不变，而电流平稳增加，此时两极板之间出现辉光。从D到E之间区域叫做“正常辉光放电区”。 E点以后，当离子轰击覆盖整个阴极表面后，继续增加电源功率，会使放电区内的
电压和电流密度，即两极之间的电流随着电压的增大而增大，EF这一区域称为“异常辉光放电区” 在F点以后。整个特性都改变了，两极间电压降至很小的数值，电流大小几乎是由外电阻的大小来决定，而且电流越大，极间电压越小，FG区称为“弧光放电区”。
第四章
名词解释：.
1.离子镀膜：它是在真空条件下，应用气体放电实现镀膜，即在真空室中使气体或被蒸发物质电离，在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下，同时将蒸发物 或其反应产物蒸度在基片上。
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。
3.活性反应离子镀（ARE）：在离子镀过程中，若在真空室中导入能和金属蒸气起反应的气体，如O2,， N2，C2H2等代替Ar或将其掺入Ar气中,并用各种放电方式使金属蒸气和反应气体的分子、原子激活离化，促进其间的化学反应，在基片表面上就可获得化合物薄膜。这种方法称为活 性反应离子镀。
简答：
1.活性反应离子镀（ARE）法镀膜的特点。
答：（1）基片加热温度低（2）可在任何基材上制备薄膜，并可获得多种化合物膜（3）沉积速率高（4）调整或改变蒸发速率及反应气体的压力，可十分方便的制取不同配比和不同性质的同类化合物。（5）清洁无公害。
2.薄膜沉积前的离子轰击对基片表面的作用。
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论述：
1.与蒸发和溅射相比离子镀膜的特点有哪些？
答：（1）膜层附着性能好。因为在离子镀过程中，利用辉光放电所产生的大量高能粒子对基片表面产生阳极溅射效应，对基片表面吸附的气体和污物进行溅射清洗，使基片表面净化，另一方面，离子镀过程中溅射与淀积两种现象并存，在镀膜初期，可在膜基界形成组分过渡层或膜材与基材的成分混合层，能有效改善膜层的附着性能。（2）膜层的密度高。离子镀过程中，膜材离子和高能中性原子带有较高的能量到达基片，可以在基片上扩散迁移镀层质量高，主要是由于淀积膜层不断受到正离子轰击，从而引起凝聚物发生溅射，使膜层致密，针孔和空气孔大大减小的缘故（3）绕射性能好。凡是电力线分布之处，膜材离子都能到达，这样膜材的离子就能到达工件的所有表面。 蒸气的离子或分子产生非定向的
气体散射效应，使膜材粒子散射在整个工件周围。（4）可镀材质范围广泛。可在金属或非金属表面上镀金属或非金属材料（5）有利于化合物膜层的形成。由于辉光放电低温等离子体中高能电子的作用，将电能变成了金属粒子的反应活化能，所以可在较低温度下形成高温下靠热激发才能形成的化合物。（6）淀积速率高，成膜速度快，可镀较厚的膜，通常离子镀淀积几十纳米只数微米厚膜层时，其速度较其他镀膜方法快。
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