薄膜物理课件 (15).ppt

薄膜的性能取决于薄膜的结构和成分,薄膜结构的研究可以依所研究的尺度范围划分以下三个层次：,(1)薄膜的宏观形貌，包括薄膜尺寸、形状、厚度、均匀性等,(2)薄膜的微观形貌，如晶粒及物相的尺寸大小和分布、孔洞和裂纹、界面扩散层及薄膜织构等,(3)薄膜的显微组织，包括晶粒内的缺陷、晶界及外延界面的完整性,第八章薄膜的表征方法,针对研究的尺度范围，可以选择不同的研究手段,第一节表面分析技术基础,(1)金相显微镜,(2)扫描电子显微镜,(3)透射电子显微镜,(4)场离子显微镜,(5)X射线衍射技术,(6)低能电子衍射,(7)高能电子衍射,(8)扫描隧道显微镜,(9)原子力显微镜,薄膜的结构分析方法有,薄膜的表征方法,薄膜成分的分析包括表面及断面的分析,(1)电子探针显微分析：波谱仪(WDS)、能谱仪(EDS),(2)俄歇电子能谱(AES),薄膜成分的常用分析方法有,(3)X射线电子能谱(XPS),(4)卢瑟福背散射(RBS),(5)二次离子质谱(SIMS),薄膜的表征方法,原子能级及其表示,1.原子壳层和能级轨道,薄膜的表征方法,2.原子能级图,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,3.电子能级表示,主量子数n=1,2,3,4,通常用符号K,L,M,N等表示以标记原子的壳层，它是能量的主要因素,电子在原子中的状态常用量子数来描述,角量子数l=0,1,2,3,(n-1)，通常用s,p,d,f等符号表示象征电子云或电子轨道的形状,例如s为球形，p为哑铃形等它决定能量的次要因素,一个电子所处原子中的能级可以用n,l,j三个量子数来标记,薄膜的表征方法,粒子和物质的相互作用,要研究表面就必须依靠实际测量来获取表面信息。表面分析技术就是通过微观粒子与表面的相互作用来获取表面信息的,当具有某一能量的粒子(探针如光子电子离子等)入射到物质表面上以后，就会与物质中的分子或原子发生相互作用，测量从物质中产生的不同粒子(它携带着表面物质的信息)就可推知物质的许多物理和化学性质,薄膜的表征方法,光子与物质的相互作用,能量为几十电子伏以上的光子与固体表面相互作用，可引起表面原子中的电子的电离，发生光电发射，同时也可能引起表面吸附物质的脱附或分解等,薄膜的表征方法,电子与物质的相互作用,能量为几千电子伏以下的电子和固体表面作用后，可从固体表面发射出：中性粒子、离子、光子和电子,从固体表面发射出的中性粒子主要是吸附在固体表面的原子和分子被电子脱附的结果，如果这些中性粒子在脱附的同时又产生电离就得到离子。光子的发射是固体原子内壳层的受激电子退激发的结果。从固体表面发射出来的电子则由背散射电子和二次电子组成,薄膜的表征方法,离子与物质的相互作用,离子与固体的相互作用过程十分复杂。离子与固体表面的相互作用包含一系列基本过程，例如：散射、注入、再释、溅射、表面损伤、光发射、电子发射、电离中和、表面化学反应及表面热效应等,薄膜的表征方法,(1)入射离子的背散射,(2)离子的注入效应和表层原子的反冲注入效应,动能在几十千电子伏以下的离子与固体表面的相互作用的结果主要有如下几种,(3)离子激发X射线俄歇电子及二次电子,(4)离子溅射效应,薄膜的表征方法,X射线光电子能谱所用激发源(探针)是单色X射线，探测从表面射出的光电子的能量分布。由于X射线的能量较高，所以得到的主要是原子内壳层轨道上电离出来的电子,第二节X射线光电子能谱,X射线光电子能谱(X-rayPhotoelectronSpectroscopy，XPS)又称为ESCA(ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis),薄膜的表征方法,瑞典Uppsala大学物理研究所KaiSiegbahn教授及其小组在二十世纪五十和六十年代逐步发展完善了这种实验技术，首先发现内壳层电子结合能位移现象并将它成功应用于化学问题的研究中,X射线光电子能谱不仅能测定表面的组成元素，而且还能给出各元素的化学状态信息。KaiSiegbahn由于其在高分辨光电子能谱方面的杰出贡献荣获1981年的诺贝尔物理奖,薄膜的表征方法,一、XPS的物理基础,当一个光子冲击到一原子上时将会发生下列三个事件之一,(1)光子无相互作用地穿过,(2)光子被原子的轨道电子散射导致部分能量损失,(3)光子与轨道电子相互作用把光子能量全部传给电子导致电子从原子中发射,第一种情形无相互作用发生；第二种可能性称为康普顿散射，它在高能过程中是重要的；第三种过程准确地描述了光电发发射，此即XPS基础,1.X射线与物质的相互作用,薄膜的表征方法,X射线与物质相互作用时，物质吸收了X射线的能量并使原子中内层电子脱离原子成为自由电子，即X光电子，如图11,2.光电效应,薄膜的表征方法,对于固体样品，X射线能量用于：,则hEbEks,(1)内层电子跃迁到费米能级，即克服该电子的结合能Eb,(2)电子由费米能级进入真空成为静止电子，即克服功函数s,(3)自由电子的动能Ek,薄膜的表征方法,当样品置于仪器中的样品架上时，样品与仪器样品架材料之间将产生接触电势差A-s(A：分析器材料层逸出功),进入分析器光电子动能为：,则Ekh-Eb-A,薄膜的表征方法,各种原子、分子轨道的电子结合能是一定的，据此可鉴别各种原子和分子，即可进行定性分析,光电子能谱的谱线常以被激发电子所在能级来表示，如K层激发出来的电子称为1s光电子，L层激发出来的光电子分别记为2s,2p1/2,2p3/2电子等,X射线光电子能谱的有效探测深度，对于金属和金属氧化物是0.52.5nm,对有机物和聚合材料一般是410nm,薄膜的表征方法,二、结合能与化学位移,电子结合能(EB)代表了原子中电子(n,l,m,s)与核电荷(Z)之间的相互作用强度，可用XPS直接实验测定，也可用量子化学从头计算方法进行计算。理论计算结果可以和XPS测得的结果进行比较更好地解释实验现象,化学位移：由于原子所处化学环境不同，使内层电子结合能发生微小变化，表现在X射线光电子能谱上，谱峰位置发生微小移动,薄膜的表征方法,所谓化学环境，一是指所考虑原子的价态，另一个是指在形成化合物时，与所考虑原子相结合的其他原子的状况,化学位移所表现的经验规律：,(1)同种元素的原子，氧化价态越高，结合能越大,(2)与所考虑原子相结合的原子，其元素的电负性越高，结合能也越大,化学位移的实验数据是靠实验解决的。目前，已有大量数据收集在X射线光电子手册中,化学位移的理论计算，也取得很大进展。一种方法是假设某种模型进行计算，有几种不同的模型，每种模型都能解释一些现象，符合一部分实验结果，但有又不符合另一些实验结果。另一种方法的严格的理论计算，只能算一些简单的分子,薄膜的表征方法,三、定性分析,尽管X射线可穿透样品很深，但只有样品近表面一薄层发射出的光电子可逃逸出来。电子的逃逸深度和非弹性散射自由程为同一数量级，范围从致密材料如金属的约1nm到许多有机材料如聚合物的5nm。因而这一技术对固体材料表面存在的元素极为灵敏。这一基本特征再加上非结构破坏性测试能力和可获得化学信息的能力使得XPS成为表面分析的极有力工具,薄膜的表征方法,由于XPS谱能提供材料表面丰富的物理、化学信息，所以它在凝聚态物理学、电子结构的基本研究、薄膜分析、半导体研究和技术、分凝和表面迁移研究、分子吸附和脱附研究、化学研究(化学态分析)、电子结构和化学键(分子结构)研究、异相催化腐蚀和钝化研究、分子生物学、材料科学、环境生态学等学科领域都有广泛应用。它可提供的信息有样品的组分、化学态、表面吸附、表面态、表面价电子结构、原子和分子的化学结构、化学键合情况等,薄膜的表征方法,1.元素组成鉴别,目的：给出表面元素组成鉴别某特定元素的存在性,方法：通过测定谱中不同元素芯光电子峰的结合能直接进行，元素定性的主要依据是组成元素的光电子线和俄歇线的特征能量值。具唯一性,工具：XPS标准谱图手册和数据库,薄膜的表征方法,步骤：,(1)全谱扫描(Surveyscan),对于一个化学成分未知的样品，首先应作全谱扫描以初步判定表面的化学成分。在作XPS分析时，全谱能量扫描范围一般取01200eV，因为几乎所有元素的最强峰都在这一范围之内,通过对样品的全谱扫描在一次测量中我们就可检出全部或大部分元素。由于各种元素都有其特征的电子结合能，因此在能谱中有它们各自对应的特征谱线，即使是周期表中相邻的元素，它们的同种能级的电子结合能相差也还是相当远的，所以可根据这些谱线在能谱图中的位置来鉴定元素种类,薄膜的表征方法,(2)窄区扫描(Narrowscanordetailscan),对感兴趣的几个元素的峰，可进行窄区域高分辨细扫描。目的是为了获取更加精确的信息，如结合能的准确位置，鉴定元素的化学状态，或为了获取精确的线形，或者为了定量分析获得更为精确的计数，或为了扣除背景或峰的分解或退卷积等数学处理,薄膜的表征方法,2.化学态的分析,依据：化学位移和各种终态效应以及价电子能带结构等,XPS主要通过测定内壳层电子能级谱的化学位移可以推知原子结合状态和电子分布状态,一定元素的电子结合能会随着原子的化学态发生变化化学位移。这一化学位移的信息是元素状态分析与相关结构分析的主要依据,在XPS中，除光电子谱线外，还存在X射线产生的俄歇峰。这是由于用能量1003000eV的X射线激发，绝大部分元素处有光电子发射外，还可发射俄歇电子,薄膜的表征方法,四、定量分析,在表面分析研究中，我们不仅需要定性地确定试样的元素种类及其化学状态，而且希望能测得它们的含量，对谱线强度作出定量解释，XPS定量分析的关键是要把所观测到的信号强度转变成元素的含量，即将谱峰面积转变成相应元素的含量,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,图4-15Ca-GP和CA电解液中电压为350V形成的氧化膜的的XPS全谱Fig.4-15XPSsurveyspectraofoxidefilmformedintheelectrolyteCa-GPandCAat350V,薄膜的表征方法,图4-11Ca-GP和CA电解液中电压为200V形成的氧化膜的Ti2pXPS谱Fig.4-11XPSTi2pspectraofoxidefilmsformedintheelectrolyteCa-GPandCAat200V,薄膜的表征方法,图4-6Ca-GP和CA电解液中电压为150V形成的氧化膜的Ti2p3/2XPS谱Fig.4-6XPSTi2p3/2spectraofoxidefilmsformedintheelectrolyteCa-GPandCAat150V,薄膜的表征方法,在表面最外10nm内XPS可提供(1)原子浓度0.1%的所有元素除H,He外的鉴别(2)表面元素组成的半定量测定误差10%无强矩阵效应(3)亚单层灵敏度探测深度120单层(10nm)依赖材料和实验参数(4)优异的化学信息(化学位移和各种终态效应)，关于分子环境的信息氧化态原子成键等电子结构和某些几何信息(5)来自震激跃迁*的关于芳香的或不饱和的结构信息，使用价带谱的材料指纹和成键轨道的鉴别(6)样品10nm内的非破坏性元素深度剖析，以及利用(1)角相关XPS研究和(2)有不同逃逸深度的光电子进行表面不均匀性的估算(7)横向分辨率较低，横向空间分辨5150m，取决于具体仪器(8)分析是非破坏性的，X射线束损伤通常微不足道,1923年法国科学家PierreAuger发现：当X射线或者高能电子打到物质上以后，能以一种特殊的物理过程(俄歇过程)释放出二次电子俄歇电子，其能量只决定于原子中的相关电子能级，而与激发源无关。,第三节俄歇电子能谱,六十年代末采用微分法和锁相放大器技术，将它发展成为一种实用的分析仪器,到了七十年代出现了扫描俄歇，性能不断改善，俄歇电子能谱以其优异的空间分辨能力成为微区分析的有力工具。主要用于对金属合金和半导体等材料表面进行分析,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,实用表面分析,1.定性分析,2.定量分析,3.深度剖析(Depthprofile),膜厚3nm薄膜，采用非结构破坏性深度剖析,膜厚200nm薄膜，采用结构破坏性离子蚀刻深度剖析,薄膜的表征方法,Si片上镍铬合金经热处理后的深度分布,从图中能得出哪些结论？,(1)表面发生氧化,(2)Cr在表面有偏析,(3)Ni、Cr都已扩散到Si内,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,AES的最主要用途是表面的元素成份分析，主要优点是具有高的(亚单层)表面灵敏度，优异的空间分辨率，破坏性小，可分析除H，He以外的所有元素，且可作零维，、一维、二维和三维的表面分析，可作快速深度剖析，微区分析和图象扫描都较XPS优，但AES的化学信息可用性差。近十年来AES的应用领域不断扩大，其中包括物理、化学、冶金、化工、微电子工业、环境保护等,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,XPS、AES和SIMS是目前广泛使用的三种表面分析技术。XPS的最大特色在于能获取丰富的化学信息，对样品表面的损伤最轻，微定量分析较好。SIMS的最大特色是检测灵敏度非常高，并可分析H和He以及同位素，可作微区微量分析以及有机化学分析。AES的最大特色是空间分辨力非常好，具有很高的微区分析能力，并可进行元素表面分布成像,薄膜的表征方法,XPS的优点:可测除H，He以外的所有元素亚单层灵敏度探测深度120单层，依赖材料和实验参数(3)定量元素分析(4)优异的化学信息，化学位移和卫星结构与完整的标准化合物数据库的联合使用(5)分析是非结构破坏的X射线束损伤通常微不足道(6)详细的电子结构和某些几何信息,XPS的缺点：(1)典型的数据采集与典型的AES相比较慢，部分原因是由于XPS通常采集了更多的细节信息(2)使用Ar离子溅射作深度剖析时不容易在实际溅射的同时采集XPS数据(3)横向分辨率较低，50(小面积)，5(成像),薄膜的表征方法,AES的优点：可测除H，He以外的所有元素；当涉及到价能级时矩阵效应大，并且某些电子背散射效应总是存在的(2)亚单层灵敏度探测深度120单层，依赖材料和实验参数(3)快速半定量元素分析(精度比XPS低)。可同时Ar离子剖析(4)可从化学位移、线形等得到某些化学信息，并非常可完全解释(5)优异的横向分辨率，20nm。具有很高的微区分析能力，并可进行表面成像,AES的缺点：(1)在许多情况下产生较严重的电子束诱导损伤(2)化学位移等较难理解，缺乏提供化学信息的广泛数据库(3)谱峰偶然重叠的机会比XPS大，这使得元素分析更不确定,1981年，Bining和Rohrer发明扫描隧道显微镜（ScanningTunnellingMicroscopeSTM），1986年获诺贝尔奖,随后，相继出现了许多与STM技术相似的新型扫描探针显微镜，如Binning，Quate和Gerber在STM的基础上发明了原子力显微镜（AFM）,薄膜的表征方法,第四节扫描隧道显微镜(STM)与原子力显微镜(AFM),薄膜的表征方法,STM的理论基础是隧道效应。对于一种金属绝缘体金属（MIM)结构，当绝缘层足够薄时，就可以发生隧道效应。隧道电流I是电极距离和所包含的电子态的函数,STM就是根据上述原理而设计的。工作时，首先在被观察样品和针尖之间施加一个电压，调整二者之间的距离使之产生隧道电流，隧道电流表征样品表面和针尖处原子的电子波重叠程度，在一定程度上反映样品表面的高低起伏轮廓,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,STM的工作模式,根据扫描过程中针尖与样品间相对运动的不同，分为两种,(1)恒电流模式,(2)恒高度模式,恒电流模式：当针尖在表面扫描时，反馈电流会调节针尖与表面的高度，使得在针尖与样品之间的隧道电流守恒,它是目前应用最广最重要的一种方式，一般用于样品表面起伏较大时，如进行组织结构分析时。其缺点在于反馈电路的反应时间是一定的，这就限制了扫描速度与数据采集时间,薄膜的表征方法,恒高度模式：针尖在表面扫描，直接探测隧道电流，再将其转化为表面形状的图象。它仅适用于表面非常平滑的材料,薄膜的表征方法,STM的主要功能是在原子级水平上分析表面形貌和电子态，后者包括表面能级性质、表面态密分布、表面电荷密度分布和能量分布。主要应用领域：,表征催化剂表面结构人工制造亚微米和纳米级表面立体结构研究高聚物研究生物学和医学原位研究电化学电积研究碳、石墨等表面结构研究半导体表面、界面效应及电子现象研究高温超导体研究材料中的新结构和新效应,薄膜的表征方法,2.原子力显微镜,原子力显微镜可以测量绝缘体表面形貌，达到接近原子分辨，还可以测量表面原子间的力，测量表面的弹性、塑性、硬度、粘着力、摩擦力等性质,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,AFM是使用一个一端固定而另一端装有针尖的弹性微悬臂来检测样品表面形貌的。当样品在针尖下面扫描时，同距离有关的针尖样品相互作用力（既可能是吸引的，也可能是排斥的），就会引起微悬臂的形变，也就是说，微悬臂的形变是对样品针尖相互作用的直接测量,控制针尖或样品的Z轴位置，利用激光束的反射来检测微悬臂的形变，既使小于0.01nm的微悬臂形变也可检测，只要用激光束将它反射到光电检测器后，变成了310nm的激光点位移，由此产生一定的电压变化，通过测量检测器电压对应样品扫描位置的变化，就可得到样品的表面形貌图象,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,接触式（contactmode)：针尖始终同样品接触并在表面滑动，针尖样品间的相互作用力是两者互相接触的原子中电子间存在的库仑排斥力，其大小通常为10-810-11N，AFM中样品表面形貌图象通常是采用这种排斥力模式获得的,接触式通常可产生稳定、高分辨图像，但对于低弹性模量样品，针尖的移动以及针尖表面间的粘附力有可能使样品产生相当大的变形并对针尖产生较大的损害，从而在图象数据中可能产生假象,薄膜的表征方法,非接触式（noncontactmode)：针尖在样品表面的上方振动，始终不与样品表面接触，针尖探测器检测的是范德瓦耳斯吸引力和静电力等，对成象样品没有破坏的长程作用力,非接触模式可增加显微镜的灵敏度，但分辨率要比接触模式低，且实际操作比较困难,薄膜的表征方法,由于针尖同样同样品接触，其分辨率通常几乎与接触式一样好，但因为接触是非常短暂的，剪切力引起的破坏几乎完全消失。目前，轻敲模式已经应用到液体成象,轻敲式（tappingmode)：它是介于接触式和非接触式之间新发展起来的成象技术。在扫描过程中微悬臂是振荡的，并具有较大的振幅，针尖在振荡时间断地与样品接触,薄膜的表征方法,AFM的主要功能同STM一样。一般而言，STM适于研究导体样品，而难于研究绝缘样品，由此发展起来的AFM克服了STM的局限性，对导体和非导体样品都适用,由于工作原理和仪器结构不同，AFM分辨本领要略低于STM，且灵敏度和稳定性均不如STM,薄膜的表征方法,薄膜的表征方法,第九章薄膜的性质,第一节薄膜厚度的测量,一、膜厚的分类,厚度是指两个完全平整的平行平面之间的距离，是一个可观测到实体的尺寸,理想的薄膜厚度是指基片表面和薄膜表面之间的距离,由于实际上存在的表面是不平整的和不连续的，而且薄膜内部还可能存在针孔、杂质、晶格缺陷和表面吸附分子等，要严格定义和精确测量薄膜的厚度实际上是比较困难的,同一薄膜，使用不同的测量方法将得到不同的结果，即不同的厚度,薄膜的性质,平均表面：表面原子的所有点到这个距离的代数和为零，平均表面是一个几何概念,薄膜的性质,基片表面：将基片一侧的表面分子的集合的平均表面称为基片表面SS,薄膜形状表面：薄膜上不与基片接触的那一侧的表面的平均表面称为薄膜形状表面ST,薄膜质量等价表面：将所测量的薄膜原子重新排列，使其密度和块状材料相同且均匀分布在基片表面上，这时的表面称为薄膜质量等价表面SM,薄膜物性等价表面：根据测量薄膜的物理性质等效为一定长度和宽度与所测量的薄膜相同尺寸的块状材料的薄膜，这时的平均表面称为薄膜物性等价表面SP,薄膜的性质,薄膜的性质,(1)形状膜厚dT：SS和ST面之间的距离,(2)质量膜厚dM：SS和SM面之间的距离,(3)物性膜厚dP：SS和SP面之间的距离,薄膜的性质,形状膜厚dT是最接近于直观形式的膜厚，通常以m为单位，它只与表面原子(分子)有关，并且包含着薄膜内部结构的影响,质量膜厚dM反应薄膜中包含物质的多少，通常以m/cm2为单位，它消除了内部结构的影响,物性膜厚dP在实际使用上较有用，而且比较容易测量，它与薄膜内部结构和外部结构无直接关系，主要取决于薄膜的性质(如电阻率、透射率等),三种定义的膜厚往往满足下列不等式：,不论用哪种方法来定义和测量膜厚，都包含了平均化的统计概念，而且所测得膜厚的平均值是包含了杂质、缺陷以及吸附分子在内的薄膜厚度值,薄膜的性质,薄膜的性质,薄膜的性质,2.1薄膜中的应力,第二节薄膜的力学性质,在一般情况下，即使没有任何外力作用，薄膜中也总存在着应力。因此又称为内应力或残余应力,是指存在于薄膜任意断面上，由断面一侧作用于另一侧的单位面积上的力,这种应力的分布往往是不均匀的。在一般的情况下，薄膜应力多是指垂直于薄膜表面的断面上的应力平均值,如果这种应力是由于受外力作用引起的则称为外应力，如果它是由于本身原因引起的则称为内应力,薄膜应力：,薄膜的性质,薄膜应力经常成为薄膜应用的限制性节：当薄膜中的拉应力足够大时，会造成薄膜自身的断裂；而当薄膜中的压应力足够大时，则会造成薄膜的皱起,薄膜的性质,薄膜和衬底中都各自承受着应力，它既可能是压应力，也可能是拉应力。并且，界面两侧的应力之间还要满足应力平衡关系,薄膜的性质,薄膜应力不仅会影响薄膜材料的性能，还在某种程度上反映了薄膜的性质和制备过程,不仅不同材料的组合会导致不同的薄膜应力，而且即使是材料的组合相同，但不同的薄膜制备条件也会在薄膜系统中产生不同的应力情况,薄膜的性质,热应力和生长应力,薄膜中应力的产生原因很复杂。但通常可依据薄膜中应力产生的根源，将薄膜应力视为两类应力之和,即由于薄膜与衬底之间热膨胀系数差别而引起的热应力th，以及由于薄膜生长过程的非平衡性或薄膜特有的微观结构所导致的本征应力in。本征应力，又称生长应力，因为它与薄膜的制备方法与工艺密切相关，且随薄膜和衬底材料的不同而不同。,薄膜的性质,薄膜中的热应力,由于薄膜与衬底材料的线膨胀系数不同和温度变化引起的薄膜应力称为热应力,当衬底厚度显著大于薄膜厚度时，薄膜内的热应力将等于,Ef：衬底的弹性模量vf：衬底的泊松比：是薄膜与衬底膨胀系数之差T：是沉积温度与现实温度之差,薄膜的性质,当沉积温度高于环境温度，而衬底的热膨胀系数大于薄膜的膨胀系数时，这一热应力将表现为压应力。,当薄膜与衬底材料性质差别较大，沉积温度与室温差别较大时，单纯的热应力也可能会导致薄膜的破坏,只要薄膜与衬底的材料不同，并且在薄膜制备以后存在温度的变化，热应力的产生就是不可避免的。并且，不仅在薄膜制备后的变温过程会产生热力，而且其后的任何温度变化都会导致热应力的产生,薄膜的性质,薄膜内的生长应力,薄膜的生长应力指的是由于薄膜结构的非平衡性所导致的薄膜内应力,薄膜的制备往往涉及到某种非平衡过程，如较低温度下的沉积、高能粒子的轰击、气体和杂质原子的夹杂、较大温度梯度、大量缺陷和孔洞的存在、亚稳相和非晶态相的产生等，都会导致薄膜的组织状态偏离平衡状态,薄膜的性质,生长应力的产生及大小与薄膜的具体沉积过程有关。按其作用机理，薄膜本征应力的影响因素可被归纳为以下三个方面,(1)化学成分方面的原因,(2)微观结构