一、
再结晶机制
当薄膜材料的迁移率大, 自扩散能力足够强时, 在薄膜沉积的过
程中或薄膜沉积停止后, 会发生再结晶过程。 该过程使得薄膜中缺陷 密度减小,晶粒尺寸增大,薄膜致密化,从而导致拉伸应力的产生。 二、晶界弛豫机制
当两个小岛(或微晶)之间的距离接近到某一个临界值以内时, 就会自动合并到一起, 形成具有较低能量的晶界, 同时小岛相互接触 部分发生了应变。 小岛合并形成晶界的过程也就是能量从小岛的两个 表面的表面能转化为晶界能和小岛的应变能的过程。 因此拉伸应力的 大小与小岛的半径, 表面能和界面能的大学以及岛和衬底的接触角密 切相关。当微晶合并后,晶界处空洞的收缩,以及晶粒的长大同样会 导致拉伸应力的产生。
三、毛细应力机制 由于毛细作用的原因, 衬底上的薄膜粒子的晶格发生
收缩, 晶格常数 变小。当衬底上的粒子比较小时, 这种变化可以依靠粒子在衬底表面 的滑移得以弛豫。当粒子数增多,并且粒子长大,它们之间相互接触 时,粒子在衬底表面的滑移变得困难甚至不可能, 导致薄膜出现张应 力。随着小岛的长大,表面张力的作用减弱,小岛或微晶的晶格常数 增大,但实际上由于衬底对薄膜的束缚作用,晶格常数不能增大,薄 膜内部产生压应力,导致压应力的产生。
四、杂质原子的作用
在薄膜沉积过程中,衬底中的原子或其它杂质原子(特别是氧原子) 会
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进入薄膜内部, 由于杂质原子的尺寸效应及其与薄膜中原子的相互 作用导致压应力的产生。
五、晶格扩张机制
通常当某种材料形成的粒子很小时, 由于表面张力的作用, 该粒子的 晶格常数小于体材料的晶格常数, 随着粒子的长大, 粒子的晶格常数 逐渐增大,直到达到材料的晶格常数为止。但是对于薄膜,由于受衬 底的束缚, 即使薄膜的厚度增加, 薄膜材料的晶格常数也小于体材料 的晶格常数,从而导致薄膜中压应力的产生。
(学习的目的是增长知识,提高能力,相信一分耕耘一分收获,努力 就一定可以获得应有的回报)
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