1、晶胞：空間點陣可分成無數(shù)等同的平行六面體，每個平行六面體稱為晶胞。2、晶格：空間點陣可以看成在三個坐標方向上無數(shù)平行坐標軸的平面彼此相交所形成的格點的集合體，這種集合體是一些網(wǎng)絡，稱為晶格。3、晶體缺陷：在實際的晶體中，原子規(guī)則排列遭到破壞而存在偏離理想晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)域?？煞譃辄c缺陷、線缺陷和面缺陷三類。4、點缺陷：它是完整晶體中一個或幾個原子規(guī)則排列被破壞的結(jié)果，其所發(fā)生區(qū)域的尺寸遠小于晶體或晶粒的線度。它有兩種基本類型，即空位和填隙原子。5、缺陷形成能：各類缺陷的形成能EF的數(shù)值可以直接反映特定缺陷形成的難易程度，材料合成環(huán)境對于缺陷形成的影響及復合缺陷體系的穩(wěn)定性等。6、位錯能（位錯的應變能）：晶體中位錯的存在會引起點陣畸變，導致能量增高，這種增加的能量即為位錯能，包括位錯的核心能量和彈性應變能量（占總能量的9/10）。7、位錯反應：位錯的合并于分解即晶體中不同柏氏矢量的位錯線合并為一條位錯線或一條位錯線分解成兩條或多條柏氏矢量不同的位錯線。8、柯氏氣團：金屬內(nèi)部存在的大量位錯線，在刃型位錯線附近經(jīng)常會吸附大量的異類溶質(zhì)原子（大小不同吸附的位置有差別），形成所謂的“柯氏氣團”。v 過冷度：指熔融金屬平衡狀態(tài)下的相變溫度與實際相變溫度的差值。每一種物質(zhì)都有其平衡結(jié)晶溫度即理論結(jié)晶溫度，但在實際結(jié)晶過程中，實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，兩者的溫度差值即為過冷度。v 均勻成核：在亞穩(wěn)相系統(tǒng)中空間各點出現(xiàn)穩(wěn)定相的幾率都是相同的。不借助任何外來質(zhì)點，通過母相自身的原子結(jié)構(gòu)起伏和成分起伏、能量起伏形成結(jié)晶核心的現(xiàn)象。v 非均勻成核：在亞穩(wěn)相系統(tǒng)中穩(wěn)定相優(yōu)先出現(xiàn)在系統(tǒng)中的某些局部，稱為非均勻成核v 自發(fā)形核：指液態(tài)金屬絕對純凈，無任何雜質(zhì)，也不和器壁接觸，只是依靠液態(tài)金屬能量的變化，由晶胚直接生核的過程。v 非自發(fā)形核：晶核依附于外來雜質(zhì)（包括液態(tài)內(nèi)部的固相質(zhì)點或與其他固體接觸的界面）而形成的現(xiàn)象。v 成核率：單位時間、單位體積內(nèi)能發(fā)展成為晶體的晶核數(shù)，用I表示。v 平衡分配系數(shù)：指在固液兩相體系達平衡狀態(tài)時，溶質(zhì)在兩相中的濃度的比值，即Ko=Cs/CL .。Ko為平衡分凝（分配）系數(shù)；Cs、CL分別為固相與液相的平衡成分。v 平衡凝固：在一定的壓力條件下，凝固體系的溫度、成分完全由相應合金系的平衡相圖所規(guī)定，這種理想狀態(tài)下的凝固過程即平衡凝固。v 成分過冷：由于在不平衡凝固時，液相中溶質(zhì)分布不均勻，在正常溫度梯度下也會引起過冷。這種由于成分不均勻引起的過冷稱為成分過冷。v 成分偏析：由于凝固或固態(tài)相變而導致的合金中化學成分的不均勻分布。v 宏觀偏析：在不存在成分過冷且晶體以平面方式生長時，先結(jié)晶部分的溶質(zhì)濃度低，后結(jié)晶部分的溶質(zhì)濃度高，晶體宏觀各區(qū)成分不均勻，此類偏析稱為宏觀偏析。v 胞狀偏析：在有小的成分過冷，晶體以胞狀方式生長時，先結(jié)晶的胞狀凸出部分溶質(zhì)含量低，被排出的溶質(zhì)向周圍擴散，在側(cè)向富集，最后結(jié)晶，因而胞晶內(nèi)部溶質(zhì)濃度低，形成胞狀偏析。v 樹枝狀偏析：當成分過冷很大，晶體以樹枝狀方式生長時，先結(jié)晶的枝晶主

v 干部分溶質(zhì)含量低，后結(jié)晶的枝晶外周部分富集溶質(zhì)，形成樹枝狀偏析。

1.熔鹽生長法（助熔劑法、高溫溶液法、熔鹽法）：是在高溫下從熔融鹽溶劑中生長晶體的方法。

1.物理氣相沉積（PVD)技術(shù)包括（）常用于沉積薄膜和涂層，沉積薄膜的厚度可以從10-1nm級到mm級變化。

2.外延是指在單晶襯底上生長同類單晶體（同質(zhì)外延），或者生長具有共格或半共格的異類單晶體（異質(zhì)外延）的技術(shù)。

3.濺射鍍膜：用動能為幾十電子伏的粒子束照射沉積材料表面（一般稱為“靶”），使表面原子獲得入射粒子所帶的一部分能量并脫離靶體后，在一定條件下沉積在基片上的鍍膜方法。

4.化學氣相沉積（CVD）：在一個加熱的基片或物體表面上，通過一種或幾種氣態(tài)元素或化合物產(chǎn)生的化學反應，而形成不揮發(fā)的固態(tài)膜層或材料過程。

5.化學溶液鍍膜法：指在溶液中利用化學反應或電化學原理在基體材料表面上沉積成膜的一種技術(shù)。它包括各種化學反應沉積、陽極氧化、電鍍等。

6.陽極氧化法：鋁、鉭、鈦、鈮、釩等閥型金屬，在相應的電解液中作陽極，用石墨或金屬本身作陰極，加上合適的直流電壓時，會在這些金屬的表面上形成硬而穩(wěn)定的氧化膜，這個過程即陽極氧化，此法制膜稱為陽極氧化法。

7.液相外延：是指含溶質(zhì)的溶液（或熔體）借助過冷而使溶質(zhì)在襯底上以薄膜形式進行外延生長的方法。

8.真空蒸鍍：在一定的真空條件下加熱被蒸鍍材料，使其熔化(或升華)并形成原子、分子或原子團組成的蒸氣，凝結(jié)在基底表面成膜。

9.濺射：濺射是一種物理氣相淀積技術(shù)，它是形容固體靶中的原子被高能量離子撞擊而離開固體進入氣體的物理過程。濺射過程中的離子通常來自等離子體

10.離子鍍：在真空條件下，利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)部分電離，并在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子的轟擊下，將蒸發(fā)物質(zhì)或其反應物沉積在基片上的方法。

11.化學鍍：也稱無電解鍍或者自催化鍍，是在無外加電流的情況下借助合適的還原劑，使鍍液中金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的一種鍍覆方法。

9、奇異面：表面能級圖中能量曲面上出現(xiàn)極小值的點所對應的界面。奇異面是表面能較低的晶面，一般來說是低指數(shù)面，也是密面積。

10、鄰位面：取向在奇異面鄰近的晶面。由于界面能效應，鄰位面往往有一定組態(tài)的臺階構(gòu)成。

11、非奇異面：除奇異面與鄰位面的其他取向的晶面。

12、杰克遜模型的假設：晶體生長主要取決于晶體的界面是光滑界面還是粗糙界面，而這又決定于晶體的種類和晶體生長時的熱力學條件，該假設針對的是所有界面，而不是某一種界面。

13、表面熔化溫度：在溫度較低時光滑界面上的粗糙度是很小的，雖然它也隨溫度增加而增加，但增加不快；但當溫度增加到某臨界值To時，界面的粗糙度突然增加，此后隨溫度增加粗糙度就增加得很快了，此臨界溫度Tc稱為表面熔化溫度。

14、界面能位壘：在表面能作用下，界面面積有縮小的趨勢，便產(chǎn)生了附加壓力，稱界面能位壘。

15、界面相變熵：

，其中α是兩個因子的乘積，L0是單個原子相變時內(nèi)能的改變，也可近似地看成是單個原子的相變潛熱，Te是兩相的平衡溫度，k是玻爾茲曼常數(shù)。

16、物質(zhì)相變熵：Lo/Te是單個原子相變時熵的改變，決定于相變潛熱和兩相的平衡溫度，即不僅取決于構(gòu)成系統(tǒng)的物質(zhì)，還決定于系統(tǒng)中共存的兩相的類別。

界面取向因子：η1/Z，對給定的晶體，其結(jié)構(gòu)是確定的，界面的面指數(shù)不同，η1/Z就不同，α也就不同。

一、浸鍍：由一種金屬從溶液中置換另一種金屬的置換反應而在金屬表面產(chǎn)生牢固金屬沉積層的過程。

二、電鍍：就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕，提高耐磨性、導電性、反光性及增進美觀等作用。

三、外延溫度：外延溫度是外延生長難易程度的指標。

四、分子束外延：是以蒸鍍?yōu)榛A(chǔ)發(fā)展起來的超薄層材料生長新技術(shù)，是超高真空條件下的精控蒸發(fā)技術(shù)。它能夠在單晶襯底上制備厚度僅為原子層量級的高純完整單晶膜。

1.氣相生長法可以分為三類：升華法、蒸氣輸運法、氣相反應法

氣體輸運過程因其內(nèi)部壓力不同而主要有三種可能的方式（輸運取決于什么東西？壓力的三個級別）：①當壓力<102Pa時，輸運速度主要決定于原子的速度。②在102 —3*105Pa之間的壓力范圍內(nèi)，分子運動主要由擴散確定③當壓力>3*105Pa時，熱對流對確定氣體運動及其重要。

3.溶液中生長晶體的具體方法主要有：降溫法、流動法（溫差法）、蒸發(fā)法、凝膠法

4.水熱法生長單晶體的設備裝置是：高壓釜

5.晶體與殘余物的溶液分離開的方法有：倒裝法和坩堝傾斜法。

6.從熔體中生長單晶體的典型方法大致有以下幾種：（大類別和小類別都要寫）

①正常凝固法a、晶體提拉法b、坩堝下降法c、晶體泡生法d、弧熔法②逐區(qū)熔化法a、水平區(qū)熔法b、浮區(qū)法c、基座法d、焰熔法

7.提拉法生長單晶體的加熱方式有：電阻加熱和高頻感應加熱；激光加熱；電子束加熱；等離子體加熱和弧光成像加熱。

8.坩堝下降法即（B—S方法）的分類：垂直式、水平式。

1薄膜材料的制備方法從學科上可以分為物理方法和化學方法；從具體方式上分，可以分為干式、濕式、噴涂三種方式。

2.薄膜的生長過程可以分為以下三種類型：核生長型、層生長型、層核生長型。

3.物理氣相沉積（PVD)包括蒸發(fā)沉積（蒸鍍）、濺射沉積（濺射）和離子鍍等。

4.把蒸鍍材料加熱氣化的主要方法有：電阻加熱、電子束轟擊、射頻感應等。

5.濺射鍍膜的裝置(方法)有：輝光放電；磁控濺射；離子束濺射。

6.離子鍍的設備方法有：空心陰極離子鍍；多弧離子鍍；雙離子束鍵；離子注入成膜法。

7.化學氣相沉積可以分為即CVD設備有：熱化學氣相沉積；等離子體化學氣相沉積；光化學氣相沉積。

8.根據(jù)化學反應的形式，化學氣相沉積可以分為以下兩類：熱分解反應沉積；化學反應沉積。

9.CVD的工藝裝置結(jié)構(gòu)主要有：反應器（室）、供氣系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。

10.反應器的基本類型有：立式、水平式、鐘罩式。

11.CVD反應器的分類：按照沉積溫度的高低，可分為高溫（>500℃）CVD反應器和低溫（<500℃）CVD反應器。根據(jù)沉積時系統(tǒng)壓力大小，可分為常壓CVD（NPCVD）和低壓CVD（LPCVD）。

12.影響沉積質(zhì)量（CVD質(zhì)量）的因素：沉積溫度；反應氣體的比例；基體對沉積膜層的影響。

13.膜厚的測量與監(jiān)控的各種分類：

1) 稱重法：a.石英晶體法 ? b.微量天平法 ?；

2) 電學方法：a.電阻測量法 ? ?b.電容測量法

? ? ? ? ? ? ?c.品質(zhì)因素（Q值）變化測量法 ? d.電離法 ；

3) 光學方法：a.測量光吸收系數(shù)的方法b.光干涉方法c.橢圓偏振法。

14.膜厚的監(jiān)控方法：光電法，觸針法。

1、晶體結(jié)合鍵型中屬于一次成鍵的是金屬鍵、離子鍵、共價鍵；屬于二次成鍵的是范德華鍵。

2、fcc、bcc中的各個參數(shù)

結(jié)構(gòu)特征

fcc面心立方

bcc體心立方

點陣常數(shù)

a

a

原子半徑R

晶胞內(nèi)原子數(shù)n

4

2

配位數(shù)CN

12

8

致密度K

0.74

0.68

密排方向

<110>

<111>

密排面

｛111｝

｛110｝

四面體間隙數(shù)量

8

12

八面體間隙數(shù)量

4

6

四面體間隙原子半徑

八面體間隙原子半徑

四面體間隙位置

4個最近鄰原子的中心

側(cè)面中心點1/4和3/4處

八面體間隙位置

體心和鄰邊中點

面心和棱邊中點

3、鑄錠組織的鑄錠三區(qū)：①表層細晶區(qū)（由細小等軸晶粒構(gòu)成）；②柱狀晶區(qū)（由垂直于模壁層柱狀晶構(gòu)成）；③中心等軸晶區(qū)（由粗大等軸晶構(gòu)成）。

4、實際晶體中的位錯取決于晶體的結(jié)構(gòu)和所處的能量條件；其檢測方法主要有：化學腐蝕法、X射線衍射形貌照相法、掃描電子顯微鏡法。

5、位錯的形式有：①刃型位錯；②螺型位錯；③混合位錯（其滑移矢量既不平行也不垂直于位錯線，而與位錯線相交截任意角度）。

1、過飽和點缺陷的產(chǎn)生方法有哪些？

答：通常獲得過飽和點缺陷的方式有以下三種：

①淬火。如果將晶體加熱到高溫，保溫足夠的時間，然后急冷到低溫（淬火），那么空位就來不及通過向位錯、晶界等（漏洞）處擴散而消失，因而晶體在低溫下含有過飽和的空位。

②冷加工。金屬在室溫下進行壓力加工（冷加工）時會產(chǎn)生空位，其微觀機制是由于位錯交割所形成的割階發(fā)生攀移。

③輻照。當金屬受到高能粒子照射時，金屬點陣上的原子將被擊出，而進入點陣間隙中。由于被擊出的原子具有很高的能量，它在進入穩(wěn)定的間隙位置前還會將點陣上的其他原子擊出，后者又可能再擊出另外的原子，依次下去就會形成大量的、等量的空位和間隙原子。

2、柏氏矢量的確定方法？

答：先確定位錯線的方向（一般規(guī)定位錯線垂直紙面時，由紙面向外為正向），按右手法則做柏氏回路，右手大拇指指向位錯線正向，回路方向按右手螺旋方向確定。然后將同樣大小的回路置于理想晶體中，回路不可能封閉，需要一額外的矢量連接才能封閉，這個矢量就是柏氏矢量。柏氏矢量與起點、路徑的選擇均無關(guān)。

3、柏氏矢量與位錯類型的關(guān)系是什么？

答：①若柏氏矢量與位錯線平行，則為螺型位錯。柏氏矢量與位錯線同向的為右螺型位錯，柏氏矢量與位錯線反向的則為左螺型位錯；②若柏氏矢量與位錯線相垂直，則為刃型位錯，其正負用右手法則判定，多余半原子面在上的稱為正刃型位錯，反之為負刃型位錯；③若柏氏矢量與位錯線成任意角度，則為混合位錯。

4、位錯反應條件有哪幾類？

答：①幾何條件——根據(jù)柏氏矢量的守恒性，反應后諸位錯的柏氏矢量之和應等于反應前諸位錯的柏氏矢量之和，即

②能量條件——從能量角度要求，位錯反應必須是一個伴隨著能量降低的過程。故反應后的各位錯的能量之和應小于反應前各位錯的能量之和。即

5、晶體中的缺陷，根據(jù)其形態(tài)的不同分別為哪些類型？分別說明各種類型的物理意義。

答：①點缺陷。它是完整晶體中一個或幾個原子規(guī)則排列被破壞的結(jié)果，所發(fā)生的區(qū)域的尺寸遠小于晶體或晶粒的線度。

②線缺陷。若在某一方向上缺陷區(qū)的尺寸可與晶體或晶粒的線度相比擬，而在其它方向上的尺寸相對于晶體或晶粒的線度可以忽略不計的缺陷。

③面缺陷。若在共面的方向上缺陷區(qū)的尺寸可與晶體或晶粒的線度相比擬。而在穿過該面的任何方向上，缺陷區(qū)的尺寸都遠小于晶體或晶粒的線度。

④體缺陷。若在任何方向上缺陷區(qū)的尺寸都可與晶體或晶粒的線度相比擬的缺陷。

6、點缺陷有哪幾種基本類型？分別作出說明。

答：點缺陷有兩種基本類型：空位和填隙原子。

?①空位：空著的（或未被占據(jù)的）原子位置。②填隙原子：擠進點陣間隙中的原子。

7、位錯有哪幾種基本類型？其主要特征是什么？

答：位錯的基本類型有：刃型位錯、螺型位錯。

（1）刃型位錯 1）刃型位錯有一個額外的半原子面；2）刃型位錯線可理解為晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線；3)滑移面必定是同時包含有位錯線和滑移矢量的平面，在其他面上不能滑移。這是由于在刃型位錯中，位錯線與滑移矢量相垂直，所以，由它們構(gòu)成的平面只有一個；4)晶體中存在刃型位錯后，位錯周圍的點陣發(fā)生彈性畸變，既有切應變，又有正應變。；5)在位錯線周圍的過渡區(qū)（畸變區(qū)）每個原子具有較大的平均能量。（2）螺型位錯 ?1)螺型位錯沒有額外半原子面，原子錯排是呈軸對稱；2)螺型位錯沿位錯線原子面呈螺旋形，每繞軸一圈，原子面上升一個原子間距。3)螺型位錯線與滑移矢量平行，因此一定是一直線，而且位錯線的移動方向與晶體滑移方向相互垂直。4)純螺型位錯的滑移面不是唯一的。凡是包含螺型位錯線的平面都可以作為它的滑移面。實際上，滑移通常是在那些原子密排面上進行。5)螺型位錯線周圍的點陣也發(fā)生了彈性畸變。6)螺型位錯周圍的點陣畸變隨離位錯線距離的增加而急劇減少，是線缺陷。

8、位錯的運動方式有幾種？其形成原因分別是什么？

答：位錯的運動方式有兩種：滑移、攀移。

滑移的形成原因：位錯沿著滑移面的移動，引起滑移面上、下的晶體發(fā)生相對運動，而晶體本身不發(fā)生體積變化。

攀移的形成原因：刃型位錯在垂直滑移面的方向上運動即產(chǎn)生攀移。其實質(zhì)是多余半原子面的伸長或縮短。通常把多余半原子面向上移動稱為正攀移，向下移動稱為負攀移。

9、相變驅(qū)動力及其與晶體生長的關(guān)系。

答：Δg：單個原子由流體相轉(zhuǎn)變?yōu)榫w相時所引起的吉布斯自由能的降低量。晶體生長過程實際上是晶體-流體界面向流體中推進的過程。驅(qū)動力所作的功應等于系統(tǒng)的吉布斯自由能的降低，即 ? ? 。由式 ? ? ? ?可知，當相變驅(qū)動力Δg<0時，表示f為正，指向流體，晶體生長；當Δg=0時，f=0,界面不動，晶體和溶液處于平衡，晶體不長也不溶（熔）。當Δg>0時，f為負，表示f 指向晶體，晶體溶解或熔化、升華。

編輯

12、界面能位壘。

答：是指在表面能作用下，界面面積有縮小的趨勢，便產(chǎn)生了附加壓力。在具有一定的過飽和度或過冷度的亞穩(wěn)相中，能存在的晶體的最小尺寸是一定的，任何小于該臨界尺寸的晶體是不能存在的。這給晶體在亞穩(wěn)相中規(guī)定了一個臨界半徑尺寸，即界面能在晶體形成過程中所設置的障礙，稱為形成過程中的熱力學位壘。

在晶體生長過程中，如果在晶體-流體界面上遇到了某種干擾，界面上出現(xiàn)的凸緣尺寸若小于當時的驅(qū)動力所規(guī)定的晶體能存在的最小尺寸，則此凸緣便自動消失，即界面的穩(wěn)定性被破壞過程中的熱力學位壘。

13、正溫度梯度和負溫度梯度下晶體的生長方式。

答：正溫度梯度下，①液相溫度梯度很大，不產(chǎn)生成分過冷。固溶體晶體以平面方式生長，界面上的凸起，進入過熱區(qū)會使熔化消失，故形成穩(wěn)定的平界面。

②液相溫度梯度減小，產(chǎn)生小的成分過冷。晶體以胞狀方式生長。

負溫度梯度下，③液相溫度梯度更為平緩，成分過冷程度很大。晶體以樹枝狀方式生長，界面上偶然的凸起，進入過冷液體，得到大的生長速度，并不斷分枝，形成樹枝狀骨架。

編輯

15、表面能級圖。

作法：從原點O作出所有可能存在的晶面的法線，取每一條法線的長度比例于該晶面的表面能的大小，即γ1：γ2：γ3 … = n1：n2：n3 …

式中，ni表示從結(jié)晶中心到第i個晶面的法線長度。

這些直線族的端點的集合就表示表面能與晶面取向的關(guān)系，稱這種反映表面能與晶面取向關(guān)系的圖形為晶體的表面能級圖。

16、根據(jù)界面相變熵如何劃分晶體生長系統(tǒng)？

答：第一類：界面相變熵α>2的系統(tǒng)，此系統(tǒng)中的晶體-環(huán)境相的界面是光滑的，臺階源可能成為限制晶體生長的主要因素。

第二類：界面相變熵α<2的生長系統(tǒng)，晶體-環(huán)境相的界面是粗糙的，限制這種系統(tǒng)生長的主要過程是熱量和質(zhì)量的傳輸過程。

17、特姆金模型的基本假設是什么？

答：特姆金模型，即擴散模型，又稱多層界面模型。基本假設如下：

①簡立方晶體的{001}面；

②流體看成均勻的連續(xù)介質(zhì)，整個晶-流界面是由固體原子和流體原子的相互接觸的空間區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)的全部原子都位于相當于實際固體的晶格座位上；

③界面層中特定面的層數(shù)用n表示，第n層所包含的原子座位數(shù)為N，其中坐有NS個固體塊和NF個流體塊，即N=Ns+NF ；

④定義第n層中固體塊的成分為Cn=NS/N，則流體塊的成分為（1-Cn）,當n=-∞變化到n=+∞時，原子從完全固體相轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆黧w相；

⑤固體塊只能在固體塊上堆積，故

，即在完全的流體塊中沒有孤立的固體塊存在。

1.面擴散激活能、面擴散的擴散系數(shù)、面擴散距離（定向遷移率）及其公式。

吸附分子進行面擴散需要克服的位壘，即吸附分子能夠面擴散所必須具備的能量?s。 ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a為晶面的晶格常數(shù)，

為發(fā)生漂移必須等待的時間

在吸附分子的平均壽命內(nèi)，無規(guī)則的漂移在給定方向的遷移為Xs，

2、定向遷移率對晶體生長的基本過程影響

? ? ?Xs的大小將影響到流體分子達到界面上扭折位置的途徑。若Xs較大，而界面上臺階的間距及臺階上扭折位置的距離小于Xs，則界面上所有的吸附分子的生長只能按途徑B來進行,如氣相生長；若Xs很小，則生長只能按途徑C來進行，此時生長只能是流體分子通過擴散直接到達扭折位置，如溶液生長。

5.弗蘭克運動學第一定理：若晶面的法向生長速率僅是傾角θ的函數(shù)，則給定傾角的面其生長過程的軌跡為直線。

4.氣固系統(tǒng)、熔體系統(tǒng)與溶液系統(tǒng)中單直臺階運動速度與驅(qū)動力的關(guān)系

各參數(shù)的含義： ：單直臺階運動速率； ：過飽和度； ?:相變潛熱；

Xs：定向遷移率；Vo：吸收分子上下振動的頻率；T：溫度；ΔT：過冷度；

D:擴散系數(shù)；a：晶格常數(shù)；Co：溶液的平衡濃度；Xo：臺階上扭折的間距

Ω：溶質(zhì)原子的體積；Δg：驅(qū)動力。

7.如何劃分單二維和多二維生長模式，單二維和多二維生長的速率與驅(qū)動力之間的關(guān)系是什么？

（1）根據(jù)連續(xù)兩次成核的時間間隔tn與復蓋周期ts的大小關(guān)系：

若tn>>ts ，表明二維晶核形成后，在新的二維晶核再次形成前有足夠的時間讓該核的臺階掃過整個晶面，因而每一層晶面的生長僅用了一個二維晶核，為單二維核生長；

若tn<<ts，表明單個核的臺階掃過晶面所需的時間遠遠超過連續(xù)二次成核的時間間隔，因而同一層晶面的生長需要有兩個以上的二維晶核，為多二維核生長。

（2）單二維核生長：

多二維核生長：

兩種二維晶核生長過程的生長速率R和驅(qū)動力Δg之間的關(guān)系都是指數(shù)關(guān)系。

8.螺型位錯生長機制（圖解）

純螺型位錯與光滑界面正交所產(chǎn)生的臺階把螺型位錯的端點和晶面的邊緣連起來，在驅(qū)動力作用下，臺階便向前推進，且繞著此端點旋轉(zhuǎn)，由于臺階內(nèi)端部分角速率大，因而臺階成為螺旋狀，如圖1開始為直臺階，在驅(qū)動力的作用下臺階的運動。

如果有一對異號螺型位錯在表面露頭，間距大于2rc，其間的臺階運動如上圖2所示，由兩個中心傳出來的臺階相遇而消失，便形成一個閉合的臺階傳播出去，這樣不斷重復。

1.氣相生長法的分類

①升華法：是將固體在高溫區(qū)升華，蒸汽在溫度梯度的作用下向低溫區(qū)輸運結(jié)晶的一種生長晶體的方法。

②蒸汽輸運法：是在一定的環(huán)境（如真空）下，利用運載氣體生長晶體的方法，通常用鹵族元素來幫助源的揮發(fā)和原料的輸運，可以促進晶體的生長。

③氣相反應法：即利用氣體之間的直接混合反應生成晶體的方法。

2.在氣相系統(tǒng)中，通過可逆反應生長時，輸運可以分為哪三個階段？

①在原料固體上的復相反應。

②氣體中揮發(fā)物的輸運。

③在晶體形成處的復相逆向反應。

3.氣體輸運過程因其內(nèi)部壓力不同而主要有哪三種可能的方式？

①當壓力<102Pa時，氣相中原子的平均自由程接近或大于典型設備的尺寸，原子或分子的碰撞可以忽略不計，輸運速度主要決定于原子的速度。

②若在102 —3*105Pa之間的壓力范圍內(nèi)操作，分子運動主要由擴散確定。

③當壓力>3*105Pa時，熱對流對確定氣體運動及其重要。

4.溶液中生長晶體的具體方法主要有哪幾種？每種方法的基本原理是什么？

①降溫法是利用物質(zhì)較大的正溶解度溫度系數(shù)，在晶體生長的過程中逐漸降低溫度，使析出的溶質(zhì)不斷在晶體上生長。

②流動法（溫差法）

③蒸發(fā)法基本原理是將溶劑不斷蒸發(fā)減少，從而使溶液保持在過飽和狀態(tài)，晶體便不斷生長。這種方法是在恒溫下進行的。

④凝膠法是以凝膠（常用的是硅膠）作為擴散和支持介質(zhì)，使一些在溶液中進行的化學反應通過凝膠擴散緩慢進行，從而使溶解度較小的反應物在凝膠中逐漸形成晶體的方法。

5.對高壓釜的要求應滿足哪些條件？生長結(jié)束后去除熔劑的方法有哪些？

①制作材料，要求在高溫高壓下有很高的強度，在溫度為200--1100℃范圍內(nèi)，能耐壓（2--100）*107Pa，耐腐蝕，化學穩(wěn)定性好。

②釜壁的厚度按理論公式計算：

③密封結(jié)構(gòu)良好。

④高壓釜的直徑與高度比。一般對于內(nèi)徑為100~200mm的高壓釜來說，內(nèi)徑與高度之比為1：16左右。內(nèi)徑增加，上述比例也相應增加。

⑤耐腐蝕，特別是耐酸堿腐蝕。

6.理想的助熔劑應具備哪些物理化學特性？（5條以上就行）

①對晶體材料必須具有足夠大的溶解度。

③助溶劑在晶體中的固溶度應盡可能小。

④具有盡可能小的粘滯性，以利于溶質(zhì)和能量的輸運，從而有利于溶質(zhì)的擴散和結(jié)晶潛熱的釋放。

⑤有盡可能低的熔點，盡可能高的沸點。

⑥具有很小的揮發(fā)性和毒性。

⑦對鉑或其他坩堝材料的腐蝕性要小。

⑨在熔融態(tài)時，助溶劑的比重應于結(jié)晶材料相近，否則上下濃度不易均一。

1.核生長型的生長可以分為四個階段：

①　成核：在此期間形成許多小的晶核，按統(tǒng)計規(guī)律分布在基片表面上；

②　晶核長大并形成較大的島。這些島具有小晶體的形狀；

③　島與島之間聚接形成含有空溝道的網(wǎng)絡。④溝道被填充。

2.真空蒸發(fā)鍍膜的幾個物理階段：

①　錠積材料蒸發(fā)或升華為氣態(tài)；

②　原子（或分子）從蒸發(fā)源輸運到基片上；

③　蒸氣粒子在基片上沉積；

④　粒子在基片表面重新排列或它們的鍵發(fā)生變化，凝結(jié)成膜。

3.殘存氣體對制膜的影響：

真空系統(tǒng)的殘余氣壓對蒸發(fā)過程和淀積膜的品質(zhì)有很大的影響。殘存氣壓如果足夠低，被蒸材料的分子可以直接運輸?shù)交槐粴怏w分子散射，并保證氣體分子的平均的自由程比蒸氣源到基片的距離大得多，淀積膜的質(zhì)量才會好。殘余氣體也是蒸發(fā)薄膜受污染的原因之一，在蒸發(fā)淀積過程中，殘余氣體分子會撞擊帶基片上而被薄膜吸附和進入薄膜中。殘余氣壓越低，對薄膜的污染越小，蒸發(fā)速率越大，污染也越小。

4.物理氣相沉積蒸發(fā)源的各種類型的優(yōu)缺點：

①　電阻加熱

優(yōu)點：可蒸發(fā)不浸潤加熱器的材料，效率較高（相當于小型平面蒸發(fā)源） 缺點：只能向上蒸發(fā)。

②　電子束加熱源

優(yōu)點：可以直接對蒸發(fā)材料加熱；裝蒸發(fā)料的容器可以是冷的或者用水冷卻，從而可避免材料與容器的反應和容器材料的蒸發(fā)；可蒸發(fā)高熔點材料。

缺點：裝置復雜；只適合于蒸發(fā)單質(zhì)元素；殘余氣體分子和蒸發(fā)材料的蒸氣會部分被電子束電離。

③　射頻感應加熱即高頻加熱，

優(yōu)點：熱效率高，功率直接輸給蒸發(fā)材料，減少了傳導過程的損耗；當蒸發(fā)料是半導體時，坩堝不需要導電或?qū)帷?/p>

缺點：需要復雜的高頻發(fā)生裝置，而且必須屏蔽，以防干擾；感應線圈附近的殘余氣體易被高頻場電離。

5.濺射鍍膜和蒸發(fā)鍍膜的區(qū)別是什么?

主要區(qū)別是：蒸發(fā)制膜是將材料加熱汽化，而濺射制膜則是用離子轟擊靶材，將其原子打出來。相比之下，濺射的條件較蒸發(fā)要復雜些，沉積參數(shù)的控制也要難一些，因此應用不如蒸發(fā)普遍。但是，濺射技術(shù)也有比蒸發(fā)優(yōu)越的地方，比如不存在膜材的分餾，不需加熱至高溫就能沉積耐熱合金膜，可以通過向真空系統(tǒng)內(nèi)添加所需要的反應氣體來制備摻雜膜或氧化物膜，還可制備超高純薄膜等

6.影響沉積質(zhì)量（CVD質(zhì)量）的因素：

①　沉積溫度：它是影響沉積質(zhì)量的主要因素。沉積溫度愈高，則沉積速率愈大，沉積物愈致密，從結(jié)晶學觀點看，沉積愈完善。但沉積溫度的選擇還要考慮沉積物結(jié)晶結(jié)構(gòu)的要求以及基體的耐熱性等。

②　反應氣體的比例：反應氣體的濃度及相互間的比例是影響沉積速率和質(zhì)量的又一因素。

③　基體對沉積膜層的影響：一般要求沉積膜層與基體有一定的附著力，因而基體必須滿足以下條件：基體材料與沉積膜層材料之間有強的親和力；基體與沉積膜層在結(jié)晶結(jié)構(gòu)上有一定的相似性；基體材料與沉積膜層材料有相近的熱膨脹系數(shù)。

界面結(jié)構(gòu)

生長機制

生長動力學規(guī)律

動力學規(guī)律

熔體生長中動力學系數(shù)的估計

光滑界面(奇異面)a>2

層狀生長

完整晶體

二維成核機制

指數(shù)規(guī)律

10<A<104/(cm/s)1<B<104/℃2

缺陷晶體

位錯機制

拋物線規(guī)律

104<A<10-2/[cm/(s.℃2)]

凹角機制

——

——

——

粗糙界面a<2

連續(xù)生長

線性規(guī)律

1<A<103/[cm/（s.℃）]

1.單晶生長的方法如何分類？它們各自的特點及適用范圍如何？

①氣相生長法：包含有大量變量使生長過程較難控制。通常僅適用于那些難以從液相或熔體生長的材料。

②水溶液生長法：基本原理是將原料（溶質(zhì)）溶解在溶劑中，采取適當?shù)拇胧┰斐扇芤旱倪^飽和狀態(tài)，是晶體在其中生長。生長范疇包括水溶液、有機溶劑和其他無機溶劑的溶液、熔鹽（高溫溶液）以及水熱溶液等。

③水熱生長法：是一種在高溫高壓下的過飽和水溶液中進行結(jié)晶的方法?？梢院铣伤?、剛玉、方解石、氧化鋅以及一系列的硅酸鹽、鎢酸鹽和石榴石等上百種晶體。

④熔鹽生長法：優(yōu)點在于可以借助高溫溶劑，是溶質(zhì)相在遠低于其熔點的溫度下進行生長。適用范圍很廣泛，因為對于任何材料原則上說都等找到一種溶劑，但在實際生長中要找到適合的溶劑卻是熔鹽法生長的一個既困難又很關(guān)鍵的問題。

⑤熔體生長法：具有生長快、晶體的純度高、完整性好等優(yōu)點。生長的高質(zhì)量單晶不僅限于高技術(shù)應用方面，而且還是基礎(chǔ)理論研究的極好樣品。

2.闡述氣相法生長晶體的基本原理及其方法、輸運方式。

氣相法生長晶體基本原理：對于某個假設的晶體模型，氣相原子或分子運動到晶體表面，在一定的條件（壓力、溫度等）下被晶體吸收，形成穩(wěn)定的二維晶核。在晶面上采生臺階，再俘獲表面上進行擴散的吸附原子，臺階運動、蔓延橫貫整個表面，晶體便生長一層原子高度，如此循環(huán)往復即能長出塊狀或薄膜狀晶體。

方法：升華法、蒸汽輸運法、氣相反應法。

輸運方式主要靠擴散和對流來實現(xiàn)，實現(xiàn)對流和擴散的方式雖然較多，但主要還是取決于系統(tǒng)中的溫度梯度和蒸汽壓力或蒸汽密度。

3.何為晶體水熱生長法？試闡述α-水晶生長的基本工藝和生長參數(shù)。

其是一種在高溫高壓下的過飽和水溶液中進行結(jié)晶的方法。

水熱法生長水晶的過程是水晶在高壓釜內(nèi)進行水熱溶解反應，形成絡合物，通過溫度對流從溶解區(qū)傳遞至生長區(qū)，把生長所需的溶質(zhì)供給籽晶。

生長參數(shù)：培養(yǎng)料溫度（400℃）、籽晶溫度（360℃）、充滿度（80％）、壓力（1.5*108Pa）、礦化劑、添加劑。

4.熔體法生長晶體的特點是什么？方法有哪些？可以從哪些角度對熔體生長方法進行分類？

特點：在該過程中，原子（或分子）從無對稱性結(jié)構(gòu)到有對稱性結(jié)構(gòu)，通過固體—液體界面逐漸完成。晶體有兩種類型：一種是晶體與熔體有相同的成分，純元素和同成分熔化的化合物屬于此類；第二種是晶體與熔體成分不同，摻雜的元素或化合物以及不同成分熔化的化合物屬于這一類。

方法：①正常凝固法a、晶體提拉法b、坩堝下降法（垂直式、水平式）c、晶體泡生法d、弧熔法②逐區(qū)溶化法a、水平區(qū)熔法b、浮區(qū)法c、基座法d、焰熔法③摻釹釔鋁石榴石（Nd：YAG)晶體的提拉生長④硒鎵銀晶體的B-S法生長。

分類角度：晶體開始生長時多少材料處于熔融態(tài)？生長過程中材料體系的組成部分；結(jié)束告終時的狀態(tài)。

編輯切換為居中

編輯切換為居中

編輯切換為居中