电子科大薄膜物理第七章薄膜表征课件

电子科大薄膜物理第七章薄膜表征2023/12/5电子科大薄膜物理第七章薄膜表征

物理性能表征X-raydiffractionX射线衍射(XRD)Transmissionelectronmicroscopy透射电镜(TEM)Opticalmicroscopy光学显微镜Scanningelectronmicroscopy扫描电镜(SEM)Atomforcemicroscopy原子力显微镜(AFM)Secondaryionmassspectroscopy二次离子质谱(SIMS)

电学性能测试VanderPauwHall霍尔效应Capacitance-voltage(C-V)

光学性能测试

Photoluminescence(PL)荧光光谱材料表征方法电子科大薄膜物理第七章薄膜表征Extractedfrom电子科大薄膜物理第七章薄膜表征厚度和沉积速率表征方法电子科大薄膜物理第七章薄膜表征厚度表征方法台阶仪Profiler干涉显微镜Interferencemicroscope石英晶体振荡薄膜厚度监控Oscillatorforquartzcrystalthicknessmonitor椭偏仪ellipsometer电子显微镜SEM断面扫描电子科大薄膜物理第七章薄膜表征台阶仪电子科大薄膜物理第七章薄膜表征台阶仪测试结果示例电子科大薄膜物理第七章薄膜表征光干涉法单色光从薄膜上、下表面反射，当膜厚导致的光程差为n倍λ时，会发生干涉。光程差为：nc(AB+BC)–AN又，折射定律：电子科大薄膜物理第七章薄膜表征光程差＝位相变化(正入射)0，透射光π，反射光反射回折射率小的物质0，反射光反射回折射率大的物质2.1透明薄膜厚度的测量测试条件：单色光、垂直入射，反射光强度将随膜厚而周期变化。电子科大薄膜物理第七章薄膜表征极值出现在：n1>n2，极大值n1<n2，极小值金属膜吸收太强，不适用。电子科大薄膜物理第七章薄膜表征2.2不透明薄膜厚度的测量

－等厚干涉条纹法单色平行光照射到楔形薄膜上，反射后，会在固定的位置产生干涉的最大和最小，所以可观察到明暗相间的平等条纹。电子科大薄膜物理第七章薄膜表征若膜厚不均，干涉条纹也就不规则。若膜厚有台阶，干涉条纹出现台阶，显然相邻干涉条纹间相差λ/2。电子科大薄膜物理第七章薄膜表征石英晶体振荡法原理：利用石英晶体的振荡频率随晶片厚度变化的关系，在晶片上镀膜，测频率的变化，就可求出质量膜厚。

电子科大薄膜物理第七章薄膜表征固有频率：厚度方向弹性波的速度数学关系电子科大薄膜物理第七章薄膜表征若在蒸镀时石英晶体上接收的淀积厚度(质量膜厚)为dx，则相应的晶体厚度变化为薄膜密度电子科大薄膜物理第七章薄膜表征 优点：原位测量法，引入时间的微分电路，还可测薄膜的生长速度，灵敏度高，20Hz左右，相应于石英的质量膜厚为12埃。

缺点：

（1）只能得到平均膜厚；

（2）当石英晶片与蒸发源位置改变时，需校准；（3）在溅射法中测膜厚，易受电磁干扰；

（4）探头温度不能超过80℃。

特点电子科大薄膜物理第七章薄膜表征电子科大薄膜物理第七章薄膜表征形貌表征Microscope/显微镜PolarizingMicroscopes/极化显微镜phasecontrastmicroscope/相衬度显微镜SEMTEM－原子级分辨率AFM，STM…电子科大薄膜物理第七章薄膜表征电子科大薄膜物理第七章薄膜表征AFMa.30minb.1hc.3hd.6h电子科大薄膜物理第七章薄膜表征dislocation电子科大薄膜物理第七章薄膜表征电子科大薄膜物理第七章薄膜表征结构表征DiffractionXRDHEED，LEED，RHEEDNeutrondiffraction/中子衍射电子科大薄膜物理第七章薄膜表征TEM电子科大薄膜物理第七章薄膜表征电子科大薄膜物理第七章薄膜表征电子科大薄膜物理第七章薄膜表征薄膜结构位错，弛豫晶格失配应力织构结晶度粗糙度厚度密度SubstrateLayer1Layer2电子科大薄膜物理第七章薄膜表征薄膜内在结构单晶多晶无定形电子科大薄膜物理第七章薄膜表征薄膜相关参数应力，弛豫，

晶格失配粗糙度晶体取向缺陷和晶粒大小厚度ACABABxC1-x化学组成晶格常数abc平面结构电子科大薄膜物理第七章薄膜表征X射线衍射仪示意图电子科大薄膜物理第七章薄膜表征布拉维格子电子科大薄膜物理第七章薄膜表征XRD图谱电子科大薄膜物理第七章薄膜表征薄膜织构分析电子科大薄膜物理第七章薄膜表征面内和面外取向电子科大薄膜物理第七章薄膜表征薄膜组分X－rayfluorescence/x射线荧光分析ElectronProbeMicro-analyzer光电子能谱XPS俄歇电子能谱AES卢瑟福背散射RBS红外光谱FourierTransformInfrared

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