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薄膜晶核的形成與生長的物理過程

在基底表面上吸附的氣相原子凝結之后,吸附原子在其表面上擴散遷移而形成晶核。晶核再結合其他吸附氣體原子逐漸長大,*便形成了薄膜。因此薄膜的形成是由成核開始的,由核生長而形成薄膜。

晶核形成與生長的物理過程可用圖5一3來表示。從圖中可以看出核的形成與生長的四個階段:

(1)從蒸發源蒸發出的氣相原子人射到基片表面上,其中一部分因能量較大而彈性反射回去,另一部分則吸附在基片表面上。在吸附的氣相原子中有一小部分因能量較大而再蒸發,回到氣相。

(2)吸附氣相原子在基底表面上擴散遷移,互相碰撞結合形成原子對或小原子團并凝結在基片表面上。

(3)原子對或小原子團和其他吸附原子繼續碰撞結合,一旦原子團中的原子數超過某一個臨界值,則原子團進一步與其他吸附原子碰撞結合,向著長大方向發展形成穩定的原子團。含有臨界值原子數的原子團稱為臨界核,穩定的原子團稱為穩定核。

(4)穩定核再捕獲其他吸附原子,或者與人射氣相原子相結合使它進一步長大成為小島。

核形成過程若在均勻相中進行則稱為均勻成核;若在非均勻相或不同相中進行則稱為非均勻成核。在固體或雜質的界面上發生核形成時都是非均勻成核。