表面技术：第一章 绪论2015

1、表面分析测试技术表面分析测试技术3,Oxidation occurs in a hiure furnace 4, spunning Photoresist mo the Si wafer 5，Photoli7, P-typ8, Metal film 9, A second litp 10, diesare t电电子子材材料料的的形貌成分结构第第一一技技术术概概述述1.1 表表固固体体的的表表面面特特性性固固体体的的表表面面结结构构1.1-1 表表多多相相性，性，即即该该体体系系中中存存在在两两个个或或两两个个以以上上不不同同性性能能的的相，相，表表界界面面是是由由一一个个相相过过渡渡到到另另一

2、一相相的的过过渡渡区区域。域。根根据据物物质质的的聚聚集集态，态，表表界界面面通通常常可可以以分分为为以以下下五五类：类：固固气；气；液液气；气；固固液；液；液液液；液；固固固固气气体体和和气气体体之之间间总总是是均均相相体体系，系，因因此此不不存存在在表表界界面。面。习习惯惯上上把把固固气、气、液液气气的的过过渡渡区区域域称称为为表表面，面，而而把把固固液、液、液液液、液、固固固固的的过过渡渡区区域域称称为为界界面。面。面，面，相相与与相相之之间间是是个个逐逐步步过过渡渡的的区区域，域，表表界界面面区区的的结结构、构、能能量、量、组组成成等等都都呈呈现现连连续续的的梯梯度度的的变变化。化。表

3、表界界面面不不是是几几何何学学上上的的平平面，面，而而是是一一个个结结构构复复杂，杂，厚厚度度约约为为几几个个分分子子线线度度的的准准三三维维区区域。域。因因此此常常把把界界面面区区域域当当作作一一个个相相或或层层来来处处理，理，称称作作界界面面相相或或界界面面层。层。. 物物规规整整点点阵阵到到体体外外空空间间之之间间的的过过渡渡区区域。域。过过渡渡区区的的厚厚度度随随材材料料的的种种类类不不同同而而异，异，可可以以是是一一个个原原子子层层或或多多个个原原子子层。层。在在过过渡渡区区内，内，周周期期点点阵阵遭遭到到严严重重扰扰动，动，甚甚至至完完全全变变异。异。表表面面下下数数十十个个原原子

4、子层层深深称称为为“次次表表面面”，次次表表面面以以下下才才是是被被称称之之为为“体体相相”的的正正常常本本体体。（1）理理(2) 清清清清洁洁(3) 吸吸(4) 表表1.1-2 固固子子或或原原子子难难以以达达到到平平衡衡构构型，型，仍仍然然保保留留在在原原来来本本相相的的位位置置上，上，处处于于受受力力不不平平衡衡状状态。态。即即固固体体表表面面的的分分子子或或原原子子受受到到应应力，力，这这种种力力称称为为表表面面应应力力。在在表表面面应应力力的的作作用用下，下，固固体体表表面面的的分分子子或或原原子子慢慢慢慢向向着着平平衡衡位位置置迁迁移，移，表表面面应应力力慢慢慢慢减减小。小。经经过

5、过很很长长的的时时间，间，当当分分子子或或原原子子达达到到了了新新的的平平衡衡位位置，置，表表面面应应力力趋趋近近于于表表面面张张力。力。质质所所污污染染，很很难难得得到到真真正正洁洁净净的的固固体体表表面。面。固固体体表表面面吸吸附附的的外外来来物物质质不不仅仅影影响响表表面面的的化化学学性性质，质，也也会会影影响响摩摩擦，擦，粘粘附，附，机机械械或或化化学学加加工工阻阻力力等等性性能。能。被被吸吸附附的的外外来来原原子子或或分分子子可可占占据据不不同同的的表表面面位位置，置，形形成成无无序序或或有有序序排排列，列，影影响响固固体体表表面面的的均均一一性。性。可可忽忽略略不不计，计，但但许许

6、多多化化学学和和物物理理过过程程都都发发生生在在表表面面与与界界面面上，上，他他们们对对化化学学反反应应和和物物理理过过程程的的影影响响能能力力远远大大于于物物相相的的本本体。体。为为了了揭揭示示表表面面现现象象的的微微观观实实质质和和各各种种动动力力学学过过程，程，特特别别是是对对表表面面原原子子和和分分子子能能级级进进行行详详细细描描述，述，表表面面分分析析是是不不可可缺缺少少的的手手段。段。随随着着科科学学技技术术的的飞飞速速发发展，展，尤尤其其是是电电测测量量技技术、术、真真空空技技术术的的迅迅速速发发展展以以及及计计算算机机的的广广泛泛应应用，用，表表面面分分析析技技术术不不仅仅有有

7、条条件件从从原原子、子、分分子子水水平平去去认认识识表表面面现现象，象，而而且且可可以以应应用用于于实实际际产产品。品。表表面面分分析析技技术术越越来来越越引引起起人人们们的的兴兴趣趣和和关关注。注。1.2 表表面面微微观观小于原子间距小于原子间距(0 (01-01-03nm)3nm)。系系统统和和高高效效率率微微弱弱讯讯号号电电子子检检测测系系统统的的发发展、展、导导致致7 70 0年年代代初初现现代代表表面面分分析析仪仪器器商商品品化化以以来，来，至至今今已已产产生生了了约约五五十十种种表表面面分分析析技技术。术。由由于于表表面面分分析析对对了了解解表表面面性性能能至至关关重重要，要，而而表表面面性性能能又又日日益益成成为为现现代代材材料料的的至至关关重重要要的的指指标，标，表表面面分分析析技技术术发发展展迅迅速。速。从从实实用用表表面面分分析析的的角角度度看，看，有有四四种种技技术术已已发发展展为为成成熟熟的的分分析析工工具。具。它它们们是是俄俄歇歇电电子子谱谱( (A AE ES