薄膜物理复习资料

薄膜为什么受到重视？

1,薄膜物理是物理学（特别是固体物理学）的重要分支，发展形成自己的体系--理论与实验（2）薄膜材料具有广泛的电、光、声、热、磁等应用场合许多制品（刀具、容器、管道、板材等）主要决定于其表层特性而不是整体特性/ 电子元器件（微电子、光电子）是建立在发展于表面或表面近层的物理效应基础上/ 微电子器件、固体电子器件提高性能、小型化的关键—相关薄膜材料的制备和研究（3）薄膜具有许多明显不同于块材料的特性，如晶体结构多为非晶态、亚稳态等, 这些特性称为反常结构与特性—为薄膜所特有（值得研究和利用）/不仅是材料学研究的重要领域，也为发展新型功能材料开辟了广阔途径。（非平衡冶金、非晶态生长、超微细结构、纳米材料…….)（4）薄膜材料是现代材料科学发展最迅速的一个分支。现在科学技术的发展，特别是微电子技术的发展，打破了过去体材料的一统天下。过去需要众多材料组合才能实现的功能，现在仅仅需要少数几个器件或者一块集成电路板就可以完成。而薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术手段。（5）器件的微小型化不仅可以保持器件原有的功能，而且可以使之更强化，随着器件的尺寸减小以至于接近电子或其他离子量子化运动的微观尺度，薄膜材料或其器件讲显示出许多全新的物理现象。薄膜技术作为器件微型化的关键技术，是制备这类具有新型功能器件的有效手段。（6）每种材料的性能都有其局限性。薄膜技术作为材料制备的有效手段，可以将各种不同的材料灵活地组合在一起，构成具有友谊特性的复杂材料体系，发挥每种材料各自的优势，避免单一材料的局限性。

薄膜(thin film)：由物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄层。●厚膜(thick film)：由涂覆在基板表面的悬浮液、膏状物经干燥、煅烧而形成。

薄膜材料的特点

1.薄膜材料属于介观范畴，具有量子尺寸效应；

2.薄膜表面积与体积之比很大，表面能级很大，对膜内电子输运影响很大；

3.薄膜界面态复杂，力学因素和电学因素交相作用，内应力和量子隧穿效应同时存在，

对薄膜生长和微结构影响巨大；

4.异常结构和非理想化学计量比特性明显；

5.可实行多层膜复合，如超晶格。

制备薄膜为什么需要真空环境?

a.若非真空，蒸汽分子不能沿直线运动，不易成膜

b. 若非真空，成膜物质与空气中活

性分子反应，形成化合物。即生成另外物质，如Al膜?氧化成Al2O3 . C.非真空，蒸发器（加热器）极易损坏，加热器采用W.M。Ta等难熔金属，但由于吸气效应产生脆性（氢脆），另外由于生成化合物易损坏。 d.非真空，残余气体分子将进入膜层 ,形成缺陷,形成化合物,影响膜质量e.非真空，影响靶材料气化f.非真空，改变基片表面状态，影响薄膜生长

1.单个分子速度(v) 的大小、方向瞬息万变;

2.大量分子某时刻速度(v)的分布成为必然;

3.单个分子速度(v) 的大小长时间分布也成为必然.

(1)在某速率区间的分子数占总分子数的比值必然;

(2)分子速率取某速率区间值的概率必然； (3)分子各向运动的概率相等.

理想气体分子在固体表面形成单层原子的时间：t ML≈ 1019/ ν

往复式真空泵 ，这种泵一般适用于真空蒸馏、真空蒸发与浓缩、真空干燥、真空过滤等。

但不适于抽除有腐蚀性或有颗粒灰尘的气体。 机械真空泵使用的注意事项： 1）若用做前级泵，其装机位置应便于工作人员检修和维护；

2）不能反转，反转会将油压入被抽系统而造成污染；3）停止工作时一定要向泵中放入经过干燥的空气，否则会经排气阀和进气管将油压入被抽系统而造成污染； 4）不能混入异物（如金属屑、玻璃渣等），不能用于抽取易蒸发的杂质和含水分较多的系统，以免磨损和腐蚀翼片，降低真空度；5）按泵的说明书，加入所需牌号的泵油，同时应定期清洗泵体和更换泵油，以保持系有良好的运转条件。

在使用扩散泵时，应注意下述几点：l ）金属扩散泵装机时一定要将扩散泵内壁以及各种需件清洗干净，一般可用苯做洗涤剂。如系玻璃泵，则需要新配制的洗液浸泡，再用去离子水多次冲洗，干燥后再装机；2）配备的前级泵必须与扩散泵相匹配，即前级泵的抽速在预真空度下至少能抽走扩散泵所排出的气体；3）在操作程序上应先开冷却水，后开加热系统，停机时应先停止加热，后停冷却水，以免油蒸汽进入被抽系统和防止泵体损坏。

绝对真空计——通过测量有关物理参数直接计算出被测系统压强 特点：准确、测量值与气体种类无关，但对低气压不灵敏，有U 形管压力计，麦克劳真空计，弹簧管压力计等。 相对真空计——通过测量与压强有关物理量，并与绝对真空计相比较而换算出压强值的真空计 特点：准确度稍差，与气体分子种类有关，测量范围比较宽。

真空计的选择原则（1）在压力区域内能达到精度；（2）被测气体与真空计互不影响；（3）尽可能在整个真空度范围内都能测量；（4）尽可能连续指示，反应时间越短越好；（5）良好的稳定性、复现性和可靠性，寿命长；（6）易于安装，操作方便，规格全。

PVD 特点（与CVD 相比） (1)需要使用固态的或者熔融态的物质作为沉积过程的源物质；(2)源物质经过物理过程而进入气相；3)需要相对较低的气体压力环境；a)其他气体分子对于气相分子的散射作用较小 b)气相分子的运动路径近似为一条直线；c)气相分子在衬底上的沉积几率接近100％。(4)在气相中及在衬底表面大多不发生化学反应

真空蒸发③特点A 优点(1)设备简单，操作容易；(2) 成膜速率快，0.1-50μm/min ；(3)制得的薄膜纯度高、分布均匀；(4)薄膜生长机理单纯。B 缺点(1)薄膜与基片的附着力小；(2)工艺重复性不好，膜厚不易控制；(3)不能淀积高熔点物质；(4)加热器具易污染薄膜原材料。 例题：实验室温度条件下采用真空蒸发沉积银膜，黏附系数为1,求真空沉积腔内的压强为1Pa 时的蒸发速率 解：查表得1Pa 下蒸发温度分别为1300K ：

00125.0113009.1071037.43=??=-G

蒸发速率：单位面积上，单位时间内从气相到达固相表面并能够停留的分子数。

如何获得最大蒸发速率？1.基片足够清洁，减少逸出；2.冷却基片（特殊情况除外）；3.升高蒸发源温度，增大蒸气压。4.提高背底真空度，增大蒸发系数α。

真空度与饱和蒸气压有何关系？（1）P b≠P v（2）P v≥P b是能够成膜的关键（3）保持高真空，以使在较低的蒸气压下就可以蒸发成膜，也可以降低能耗。（4）蒸气分子要与残余气体分子碰撞，两者都可能与基片碰撞。

电阻蒸发源影响薄膜纯度的因素：1.蒸发源物质的纯度；2.加热装置、坩埚的污染；3.残留气体的污染。

电阻蒸发源材料的要求1）熔点要高，熔点要高于被蒸发物质的蒸发温度（多在1000~2000℃）；2）饱和蒸气压低，减少蒸发源材料蒸气的污染.要求：蒸发材料的蒸发温度低于蒸发源材料在平衡蒸气压为10-8托时的温度。3）化学性能稳定，不与镀料反应。4）耐热性好，热源变化时，功率密度变化较小。5）经济耐用。参考P35

电子束加热的特点优点：1）采用聚焦电子束，功率密度高，可蒸发高熔点镀料（3000℃以上）如W，Mo，Ge，SiO2，Al2O3等。2）采用水冷坩埚，可避免坩埚材料的蒸发，及坩埚与镀料的反应，制得高纯度薄膜。3）热量直接加在镀料上，热效率高，传导，辐射的热损失少。参考p39 、缺点：1）电子枪发出的一次电子和蒸发材料发出的二次电子会使蒸发原子和残留气体电离，影响膜层质量。2）多数化合物在受到电子轰击时会部分分解。3）设备结构复杂，昂贵。4）当加速电压过高时产生软X射线会对人体有伤害。

e型枪优点1电子束偏转180 °以上，多为270 °，避免了镀膜材料对枪体的污染，并膜留出了更大的空间。2）收集极使正离子对膜的影响减少。3）吸收极使二次电子对基板的轰击减少。4）阴极结构防止极间放电，又避免了灯丝污染。5）可通过调节磁场改变电子束的轰击位置

高频感应蒸发源二）特点：1）蒸发速率大，可比电阻蒸发源大10倍左右。2）蒸发源的温度均匀稳定，不易产生飞溅现象。3）镀料是金属时可自身产生热量，坩锅可选用与蒸发材料反应最小的材料。三）缺点：1）蒸发装置必须屏蔽，否则会对广播通讯产生影响。2）线圈附近压强超过10-2Pa时，高频电场会使残余气体电离。3）高频发生器昂贵。

激光蒸发优点：1）加热温度高，可蒸发任何吸收激光的材料（如石墨，熔点为3500 ℃）。2）采用非接触式加热，避免了蒸发源的污染，非常适宜于制备高纯薄膜。3）蒸发速率可极高（如Si可得到106?/s ）。4）方便于多源顺序蒸发或多源共蒸发。

脉冲激光特点：闪烁蒸发，有利于控制化学成分和防止分解；又由于材料气化时间短，不足以使周围材料达到蒸发温度，所以不易出现分馏现象。

PLA的主要特点:(1)PLA法可以生长和靶材成份一致的多元化合物薄膜，甚至是含有易挥发元素的多元化合物薄膜。其原因有三：第一，由于采用闪烁蒸发，脉冲作用时间短，重复

频率低，表面熔蚀区只有1～10μm，而靶的其他部分（包括夹具、垫板等）处于绝热状态，

不受激光加热的影响，从而保证了蒸发原子与靶材的一致性。第二，由于等离子体的瞬间爆炸式发射，以及等离子体沿轴向空间的约束效应，防止了在输运过程中可能出现的成份偏析。第三，成膜的的原子、分子和离子具有极快的运动速度，增强了原子间的结合力，消除了由于不同种类原子与衬底之间粘接系数不同所引起的成份偏离。(2)准分子激光波长短，其辐射频率位于紫外波段，易于被金属、氧化物、陶瓷、玻璃、高分子材料和塑料等多种材料吸收。用其加热可以达到极高的温度，可蒸发任何高熔点材料，并且可以获得很高的沉积速率(10～50nm/min)。 ⑶蒸发粒子与等离子混合体能量高，入射原子在衬底表面的扩散剧烈。并且由于脉冲频率低，使得成膜原子的扩散时间也足够长。因此薄膜的附着力好，易于在低温下实现外延生长，特别适合于制作高温超导、铁电、压电、电光等功能薄膜。⑷由于等离子混合体具有极高的前向速度，真空室中残留气体的散射作用相对减弱，因此PLA 往往不要求在高真空下进行（例如，制备YBa 2Cu 3O 7-δ高温超导薄膜的本底真空通常为10Pa ），简化了设备，缩短了生产周期。 PLA 的缺点：(1)薄膜表面存在微米-亚微米尺度的颗粒物； (2)制备的薄膜面积较小；(3)某些靶膜成分不一致。 例：采用多源反应蒸发法沉积YBa2Cu3O7薄膜，若Y 的蒸汽压为10-4托，则为了获得化学计量比的薄膜，O2的分压应该是多少？（O2的温度为300K 。对应于10-4托蒸汽压，Y 的加热温度为1620K 。Y 、O 的原子量分别为88.9、16.0。假设各元素的蒸汽与基片的粘附系数都是1。） 解：单源的蒸发速率为：

得：氧气分压 Po2=3.5×2.58×10-5 =9.04×10-5托 分子束外延的特点1能够严格控制生长过程和生长速率，不以蒸发温度来控制，而是通过四

极质谱，原子吸收光谱来精密监控分子束的强度和种类。2）是超高真空的物理沉积过程，不需考虑输送过程及中间的反应，可用快，关闭和打开源的输运，因此可方便地进行掺杂。

3）MBE 是个动力学过程，可生长在普通热平衡下难以生长的薄膜。4）MBE 衬底温度低，降低了热膨胀引入晶晶格失配和衬底材料对外延层的自掺杂。5）生长速率低，1个原子层/1秒，有利于精确控制膜厚5埃，特别适用于生长超晶格材料。6）装有多种表面分析仪器，有利于科学研究。

激光分子束外延生长方法的优点是：减少束源的影响,超高真空工艺,生长的薄膜能保持原来,靶材的化学计量比；实现薄膜生长的原位监测;适合于高熔点多组分的单晶薄膜生长 溅射镀膜的定义：高能离子在电场作用下高速轰击阴极（靶），经过能量交换与转移，靶材粒子飞离出来，淀积在基板上形成薄膜。

溅射时入射粒子的来源：气体放电

为什么用氩等惰性气体？通常采用Ar 气，原因：1.电离率高2.惰性气体，不反应

为什么会产生辉光放电 空气中有游离的离子，在电场加速获得能量后，与气体分子碰撞并使其电离，产生更多的离子，使更多的分子电离。之所以需要低气压，使因为在较高的气压下，平均自由程短，不能获得足够的能量使离子被加速。

AB 段：电压增加，而电流密度增加很小，说明电压不够。

●BC 段：电压不变，电流密度增加很快。说明电离已经产生，但电源的阻抗很大。 ●C 点：击穿电压VB

●CD 段：“雪崩区”、离子轰击靶、释放出二次电子，二次电子与中性分子碰撞，产生更多离子，这些离子再轰击阴极，又产生新的二次电子。达到一定的电子、离子浓度后，气体起辉，两极间电流剧增，电压剧减。电阻呈负阻特征。

●DE 段：电流与电压无关，增大功率时，电压不变，电流增加。放电能自动调节轰击阴极的面积，起初集中在阴极边缘或表面不规则处，随功率密度的增加，阴极面的电流密度达到m kT p J π2=222222541058.23003216209.88105.31o o o o o Y Y Y O Y P P P T M T M P J J --?=???=?==m kT p J π2=

近乎于均匀。

●EF段：继续增大功率，呈正电阻特性。溅射一般工作在此区。

F点以后：弧光放电。特点是两极间电阻很小

溅射的特点一、优点：

任何物质均可以溅射，尤其是高熔点、低蒸气压元素和化合物。只要是固体，不论是块状、粒状的物质都可以作为靶材。

溅射膜与基板之间的附着性好。

溅射原子的能量～10ev，蒸发～0.1ev。

表面迁移强，溅射清洗作用，伪扩散层。

溅射镀膜膜密度高，针孔少，且膜层的纯度较高，因为在溅射镀膜过程中，不存在真空镀膜时无法避免的坩埚污染现象。

膜厚可控性和重复性好。

缺点（

溅射设备复杂、需要高压装置；

●溅射淀积的成膜速度低，

真空蒸镀：0.1～5μm/min，

溅射：0.01～0.5μm/min。

●基板温升较高和易受杂质气体影响等。

?蒸发与溅射的比较1、淀积粒子的过程

?蒸发：热交换过程，气化过程，蒸发粒子能量低、附着力低；

?溅射：动量交换过程，能量交换率高，溅射粒子能量高，附着力好。

?2、淀积粒子的角分布

?蒸发：余弦分布，膜厚分布不均；

?溅射：轴平面对称性分布，状态与入射粒子动能有关。

?3、逸出粒子性质

?蒸发：不带电，极少热电子发射；

?溅射：离子种类多，性质各异，中性原子、正负离子、高能电子、光子、低能原子或离子团、气体分子、解吸附原子分子、入射离子。

?4、合金的蒸发、溅射不同

（1）粒子的产生过程

?蒸发：要出现分馏，膜成分偏离源组分，各元素的蒸发速率相差较大，膜成分随蒸发时间而变

?溅射：膜成分与靶材接近，各元素间溅射速率差异小

（2）迁移过程

?蒸发：真空度10-5~10-6Torr，λ＞源—基距，淀积粒子几乎不发生碰撞，直线淀积，薄膜不均匀；

?溅射：真空度10-2~10-4Torr，λ＜源—基距，

（3）成膜过程

a.溅射原子动能＞蒸发原子动能，有净化和粗化表面作用，促进吸附粒子迁移与核生

长；

b.溅射离子入射可渗透到几个原子层厚度，产生缺陷，使基板晶体结构畸变；

c.溅射入射离子可使成核小岛瞬间充电，有利于小岛聚集，晶核密度大，晶粒尺寸小。

为什么直流溅射不能溅射绝缘靶对于直流溅射绝缘靶，正离子轰击靶，使靶电位升高，离子加速电场逐渐变小

磁控溅射特点

1）高的沉积速率，比二极溅射高100倍；

离化率从0.3-0.5％5-6％。

2）基片温升低，只及RF入射能量的1/10。可对塑料

基片、光刻胶等进行溅射。

3）基片的辐照损伤低。

4）工作气压可下降2个数量级，

10Pa 0.5Pa

5）靶的平均电流密度高。

缺点：1）靶的不均匀刻蚀；2）强磁性材料困难。

离子镀的特点（与蒸发和溅射相比）

1）膜层附着性能好

原因：溅射清洗作用+伪扩散层

伪扩散层：膜、基界面的成份混合层，不是由扩散形成，是由溅射及反冲注入形成。

（2）膜层的密度高（通常与大块材料密度相同）

原因：成膜粒子（原子+离子）能量高，在基片表面扩散，迁移+溅射作用下，结合力松的原子被除去。

?（3）线扰性能好

原因：

1）正离子参加成膜，而工件为阴极，可到达任何位置；

2）气压较高，碰撞散射作用强

?（4）可镀材质广泛。可在金属、塑料、陶瓷、玻璃、纸张等上镀各种材料。

?（5）有利于化合物膜层的形成,同反应蒸发、反应溅射类似，但能量更高→活性反

应离子镀

?（6）淀积速率高，与蒸发法速率相近

?离子镀膜的缺点

?A、某些器件不允许存在宽过渡组分区。（如异质节）

?B、基片温度比较高

?C、膜层中气体的含量比较高

?粒子轰击对薄膜生长的影响

1）伪扩散层的产生提高了薄膜的附着强度

2）增加成核密度，由表面形貌的变化引起

3）优先清除掉结构松散的原子

4）改变薄膜生长方式

蒸镀时（几何阴影效应）→柱状结构，岛、沟的出现离子镀，扩散增强→均匀颗粒状

5）改善薄膜的内应力

蒸发：拉应力，溅射：压应力，离子镀：压应力

活性反应离子镀电子枪的作用：

1.加热蒸发镀料

2.产生二次电子受探极加速，与镀料原子及反应气体碰撞，产生等离子体

3.二次电子受探极加速，与镀料原子及反应气体碰撞，产生等离子体。

4.镀料原子与反应气体反应，生成化合物沉积在基板上。

特点：

1）基片所需加热温度低。原因：电离增加了反应物的活性

2）沉积速率快，达um/min

3）可在任意基板上沉积薄膜

4）可通过调整反应气体压力或蒸发速率，得到不同产物

5）无污染。（采用了e电子枪）

?射频离子镀特点：

1.蒸发、离化、加速三种过程独立控制。

2.离化率高10%，工作气压低10-1－10-3Pa，镀层质量好。

3.易进行反应离子镀。

4.和其他离子镀相比，基片温升低，易控制。

原因：射频放电+高真空度，气体离子轰击不是温升的主要原因，而是热辐射和凝结热。

缺点：绕射性差，RF有害

CVD的特点

1、成膜的种类范围广

金属、非金属、合金、半导体、氧化物、单晶、多晶、有机材料、软质、超硬

2、化学反应可控性好，膜质量高

3、成膜的速度快（与PVD相比），适合大批量生产，膜的均匀性好（低真空，膜的

绕射性好），可在复杂形状工件上成膜

4、膜层的致密性好，内应力小，结晶性好（平衡状态成膜）

5、成膜过程的辐射损伤比较低，有利于制备多层薄膜，改变工作气体，可方便制备

高梯度差薄膜（材质）过渡区小(光电，半导体器件)

6、由于薄膜生长的温度比膜材料的熔点低得多，可获得纯度高、结晶完全的膜层，

这是半导体膜所必须的。7、CVD法可获得平滑的沉积表面。

缺点：

1.一般CVD的温度太高，使基板材料耐不住高温，界面扩散而影响薄膜质量。

2. 大

多数反应气体和挥发性气体有剧毒、易燃、腐蚀。3. 在局部表面沉积困难。

CVD与PVD相比较，具有以下优点：

1、沉积装置相对简单

2、可在低于熔点或分解温度下制备各种高熔点的金属薄膜和

碳化物、氮化物、硅化物薄膜及氧化物薄膜，可实现高温材料的低温生长3、适合在形状复杂表面及孔内镀膜4、成膜所需源物质，一般较易获得

PECVD的特点：

?低温工艺(300-350 oC)；?在较低压强下进行，薄膜成分均匀、针孔少，内应力小；

?扩大了CVD的应用范围，特别是在不同基体上制备各种金属薄膜、非晶态无机薄膜、有机聚合物薄膜等；?膜层的附着力大于普通CVD.

ALD沉积的优点

改变反应剂可获得特性良好的薄膜:

薄膜厚度由淀积周期数决定

前驱体具有饱和化学吸附特征→ 可实现大面积化学配比薄膜和3维保型(conformality)淀积

具有本征的均匀沉积性质

可低温沉积

在敏感性衬底上的淀积可以温和方式进行

ALD和CVD的比较

ALD

采用高反应性前驱体(Highly reactive precursors)

不同前驱体在衬底上的反应是分别进行

在制备温度下，前驱体不能分解

饱和淀积特性确保淀积薄膜的均匀性

通过控制反应周期来控制薄膜的厚度

可接受过量前驱体

CVD

弱反应的前驱体

(Less reactive precursors)

前驱体均在衬底上同时反应

在制备温度下前驱体可分解

均匀性淀积要求有均匀的气流和温度

需要通过精确控制和监测制备过程来实现薄膜厚度的控制前驱体剂量控制很重要

薄膜物理复习题

薄膜物理复习题 电子科大版 编辑者——王岳【701舆狼共舞】 一、什么是真空？真空的区域划分，对应的真空范围，真空系统组成？ 1、所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。同正常的大气压相比，是比较稀薄的气体状态。 2、A、粗真空：1*105~1*102Pa B、低真空：1*102~1*10-1Pa C、高真空：1*10-1~1*10-6Pa D、超高真空：<1*10-6Pa 3、典型的真空系统包括：待抽空的容器（真空室）、获得真空的设备（真空泵）、测量真空的器具（真空计）以及必要的阀门、管道和其他附属设备。 二、什么是饱和蒸汽压？真空蒸度原理级包括的几个基本原理，蒸发源的类型？ 1、在一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸汽与固体或液体平衡过程中所表现出的压力成为该物质的饱和蒸汽压。 2、（1）加热蒸发过程：包括由凝聚相转变为气相的相变过程。 （2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输，即这些粒子在环境气氛中的飞行过程。 （3）蒸发原子或分子在基片表面上的沉积过程，即是蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。 3、电阻蒸发源：对材料要求熔点要高、饱和蒸汽压低、化学性能稳定；在高温下不应与蒸发材料发生化学反应；具有良好的耐热性，热源变化时，功率密度变化较小。 电子束蒸发源：优点：可以使高熔点的材料蒸发，并且能有较高的蒸发速度；热量可以直接加到蒸度材料的表面，因而热效率高，热传导和热辐射的损失少；可以避免容器材料的蒸发，以及容器材料与蒸度材料之间的反应。 高频感应蒸发源：特点：蒸发速率大；蒸发源的温度均匀稳定，不易产生飞溅现象；蒸发材料是金属时，蒸发材料可产生热量，因此，坩埚可选用和蒸发材料反应最小的材料；温度容易控制，操作简单。 三、什么是溅射、外延生长？磁控溅射原理？ 1、所谓溅射是指核能粒子轰击固体表面，是固体原子或分子从表面射出的现象。 2、外延生长技术是指在一块半导体的单晶片上沿着单晶片结晶的轴方向生长一层所需要的薄单晶层。 3、电子e在电场E作用下，在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞，使其电离出Ar+和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar+在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则沉积在基片上形成薄膜。 四、离子镀原理，什么是离化率？与蒸发、溅射相比离子镀特点？ 1、在离子镀装置中，当真空室抽至10-1 Pa的高真空后，通入惰性气体，使真空度达到1~10-1Pa。接通高压电源，则在蒸发源与基片之间建立起一个低压气体放电的等离子区。由于基片处于负高压并被离子体包围、不断受到正离子轰击，因此可有效的清除基片表面的气体和污物，使成膜过程中膜层表面始终保持清洁状态。于此同时，镀材气化蒸发后，蒸发粒子进入等离子区，与等离子区中的正离子和被激活的惰性气体原子以及电子发生碰撞，其中一部分蒸发粒子被电离成正离子，正离子在负高压电场加速作用下，沉积到基片表面成膜。

固体物理第15次课

第15 次课 教学目的：掌握能带理论的思想；理解布洛赫定理； 教学内容：§4.1 布洛赫定理 重点难点：能带理论的思想；布洛赫定理及证明 第四章能带理论 能带理论——研究固体中电子运动主要理论基础。 1.特点 在二十世纪20年代末和30年代初期，在量子力学运动规律确立以后，它是在用量子力学研究金属电导理论的过程中开始发展起来的，最初的成就在于定性地阐明了晶体中电子运动的普遍性的特点。 （1）说明了固体为什么会有导体、非导体的区别 （2）说明了晶体中电子的平均自由程为什么会远大于原子的间距 （3）能带论为分析半导体提供了理论基础，有力地推动了半导体技术的发展 （4）大型高速计算机的发展，使能带理论的研究从定性的普遍性规律发展到对具体材料复杂能带结构的计算 （5）能带理论是一个近似的理论 2. 思想 在固体中存在大量的电子，它们的运动是相互关联着的，每个电子的运动都要受其它电子运动的牵连，显然多电子系统严格求解是不可能的。 （1）能带理论是单电子近似的理论，是将每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动 大多数情况下，人们最关心的是价电子，在原子结合成固体的过程中价电子的运动状态发生了很大的变化，而内层电子的变化是比较小的，可以把原子核和内层电子近似看成是一个离子实： （2）价电子的等效势场——包括离子实的势场、其它价电子的平均势场以及考虑电子波函数反对称性而带来的交换作用 （3）单电子近似最早用于研究多电子原子——称为哈特里（Hartree）－福克（Fock）自洽场方法 3. 能带理论的出发点——固体中的电子不再束缚于个别的原子，而是在整个固体内运动，称为共有化电子。在讨论共有化电子的运动状态时假定原子实

(完整版)大学物理上册复习提纲

《大学物理》上册复习纲要 第一章 质点运动学 一、基本要求： 1、 熟悉掌握描述质点运动的四个物理量——位置矢量、位移、速度和加速度。会处理两类问题：（1）已知运动方程求速度和加速度；（2）已知加速度和初始条件求速度和运动方程。 2、 掌握圆周运动的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。 二、内容提要： 1、 位置矢量： z y x ++= 位置矢量大小： 2 22z y x ++= 2、 运动方程：位置随时间变化的函数关系 t z t y t x t )()()()(++= 3、 位移?： z y x ?+?+?=? 无限小位移：k dz j dy i dx r d ++= 4、 速度： dt dz dt dy dt dx ++= 5、 加速度：瞬时加速度： k dt z d j dt y d i dt x d k dt dv j dt dv i dt dv a z y x 222222++=++= 6、 圆周运动： 角位置θ 角位移θ? 角速度dt d θω= 角加速度22dt d dt d θ ωα== 在自然坐标系中：t n t n e dt dv e r v a a +=+=2 三、 解题思路与方法： 质点运动学的第一类问题：已知运动方程通过求导得质点的速度和加速度，包括它沿各坐标轴的分量；

质点运动学的第二类问题：首先根据已知加速度作为时间和坐标的函数关系和必要的初始条件，通过积分的方法求速度和运动方程，积分时应注意上下限的确定。 第二章 牛顿定律 一、 基本要求： 1、 理解牛顿定律的基本内容； 2、 熟练掌握应用牛顿定律分析问题的思路和解决问题的方法。能以微积分为工具，求解一维变力作用下的简单动力学问题。 二、 内容提要： 1、 牛顿第二定律: a m F = 指合外力 a 合外力产生的加速度 在直角坐标系中： x x ma F = y y ma F = z z ma F = 在曲线运动中应用自然坐标系: r v m ma F n n 2 == dt dv m ma F t t == 三、 力学中常见的几种力 1、 重力: mg 2、 弹性力: 弹簧中的弹性力kx F -= 弹性力与位移成反向 3、 摩擦力：摩擦力指相互作用的物体之间，接触面上有滑动或相对滑动趋势产生的一种阻碍相对滑动的力，其方向总是与相对滑动或相对滑动的趋势的方向相反。 滑动摩擦力大小: N f F F μ= 静摩擦力的最大值为：N m f F F 00μ= 0μ静摩擦系数大于滑动摩擦系数μ 第三章 动量守恒定律和能量守恒定律 一、 基本要求： 1、 理解动量、冲量概念，掌握动量定理和动量守恒定律，并能熟练应用。 2、 掌握功的概念，能计算变力作功，理解保守力作功的特点及势能的概念。 3、 掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律并能熟练应用。 4、 了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。 二、 内容提要 （一） 冲量

《油层物理》模拟题

《油层物理》模拟题 一、填空题 1、地层油的特点是处于地层、下，并溶有大量的。 2、在高压下，天然气的粘度随温度的升高而，随分子量的增加而。 3、岩石粒度组成的分析方法主要有、和。 4、与接触脱气相比，多级分离的特点是分离出的气量，轻质油组分，得到的地面油量。 5、当岩石表面亲水时，毛管力是水驱油的；反之，是水驱油的。 6、根据苏林分类法，地层水主要分为型、型、型和型。 7、天然气在原油中的溶解度主要受、、等的影响。 8、砂岩的胶结类型主要有、和三种，其中的胶结强度最大。。 9、火烧油层的方式主要有、和。 10、单组分烃的相图实际是该烃的线，该曲线的端点称为。 11、流度比的值越，越有利于提高原油采收率。 12、对应状态定律指出：在相同的和下，所有的纯烃气体都具有相同的。 13、油藏的驱动方式以命名。 14、一般而言，油越稠，油水过渡带越。其依据的公式是。 15、储层岩石的“孔渗饱”参数是指岩石的、和。 16、单组分气体在液体中的溶解服从定律。 二、名词解释 1、砂岩的粒度组成 2、地层油的等温压缩系数 3、润湿 4、平衡常数 5、贾敏效应 6、两相体积系数 7、压缩因子 8、溶解气油比 9、相对渗透率 10、波及系数 11、润湿反转 12、天然气的等温压缩系数 13、驱替过程 14、吸附 15、相渗透率 16、洗油效率 17、毛管力18、流度比 19、岩石的比面 20、界面张力 三、做图题 1、画出双组分烃的相图，标出临界点、气相区、液相区和两相区的位置，并简要说明其相态特征。

2、画出典型的油水相对渗透率曲线，标出三个区，并简单描述其分区特征。 3、画出单组分烃的相图，并标出临界点、气相区、液相区和两相区的位置。 4、画出典型的毛管力曲线，并标出阈压、饱和度中值压力、最小湿相饱和度。 5、岩石(a)、(b)分别放入水中，岩石下部有一油滴，形状如下图所示，试画出润湿角？并说明两岩石的润湿性？ 四、简答题 1、简要说明油水过渡带含水饱和度的变化规律，并说明为什么油越稠油水过渡带越宽？ 2、简要说明提高原油采收率的途径，并结合现场实际，给出现场应用的两种提高采收率方法。 3、什么是气体滑动效应？它对渗透率的测量有何影响？ 4、给出两种判断岩石润湿性的方法，并简要说明其判断的依据。 5.结合自己的工作实际，各举一例说明贾敏效应的利与弊。 五、计算题 1、设某天然气的摩尔组成和临界参数如下： (1)、天然气的视分子量； (2)、天然气的相对密度(空气的分子量为29)； (3)、该天然气在50℃、10MPa下的视对应温度和视对应压力。 2、一柱状岩心，长度L=5cm，直径d=2cm，岩心被100%地饱和粘度μw=1mPa.s的盐水，当岩心两端压差ΔP=0.05MPa 时，测得的流量为Q w=18.84cm3/min.，求该岩心的渗透率。 3．设一直径为2.5cm，长度为3cm的圆柱形岩心，用稳定法测定相对渗透率，岩心100%饱和地层水时，在0.3MPa 的压差下通过的地层水量为0.8cm3/s；当岩心中含水饱和度为30%时，在同样的压差下，水的流量为0.02 cm3/s，油的流量为0.2 cm3/s。油粘度为：3mPa.s，地层水的粘度为1mPa.s。求： (1)岩石的绝对渗透率？ (2)Sw=30%时油水的有效渗透率、相对渗透率？ 4某油藏藏含油面积A=15km2，油层有效厚度h=10m，孔隙度φ=20%，束缚水饱和度S wi=20%，在原始油藏压力

固体物理基础课后1到10题答案

一．本章习题 P272习题 1.试证理想六方密堆结构中c/a=. 一． 说明： C 是上下底面距离，a 是六边形边长。 二． 分析： 首先看是怎样密堆的。 如图(书图(a)，P8)，六方密堆结构每个格点有12个近邻。 （同一面上有6个，上下各有3个） 上下底面中间各有一个球，共有六个球与之相切，每个球直径为a 。 中间层的三个球相切，又分别与上下底面的各七个球相切。球心之间距离为a 。 所以球心之间即格点之间距离均为a （不管是同层还是上下层之间）。 三． 证明： 如图OA=a ，OO ’=C/2（中间层是上下面层的一半），AB=a O ’是ΔABC 的三垂线交点 3 3 'a AB AO = = ∴ （由余弦定理 ) 330cos 2,30cos 230cos 2222a a x x a ax x a x ===-+=οο ο 633.13 22384132)2()2()3 ()2(2 22 222 22 2 2' '≈===∴+=+=+ =a c c a a c a a c OA AO OO

2．若晶胞基矢c b a ρ ρρ,,互相垂直，试求晶面族（hkl ）的面间距。 一、分析： 我们想到倒格矢与面间距的关系G d ρπ 2=。 倒格矢与晶面族 （hkl ）的关系321b l b k b h G ρρρρ ++= 写出)(321b b b ρρρ与正格子基矢 )(c b a ρ ρρ的关系。即可得与晶面族（hkl ） 垂直的倒格矢G ρ。进而求 得此面间距d 。 二、解： c b a ρρρΘ,,互相垂直，可令k c c j b b i a a ρρρρρρ ===,, 晶胞体积abc c b a v =??=)(ρ ρρ 倒格子基矢： k c j b i a abc b a v b j b i a k c abc a c v b i a k c j b ab c c b v b ρρρρρρρρρρρρρρρρρρπππππππππ2)(2)(22)(2)(22)(2)(2321=?=?==?=?==?=?= 而与 （hkl ）晶面族垂直的倒格矢 2 22321)()()(2) (2c l b k a h G k c l j b k i a h b l b k b h G ++=∴++=++=ππρρρρρρρρ 故（hkl ） 晶面族的面间距 2222 22)()()(1)()()(222c l b k a h c l b k a h G d ++= ++= =ππ π ρ

薄膜物理与技术基本概念常识大全

薄膜物理基础知识大全 第一章： 最可几速度： 平均速度： 均方根速度： 平均自由程：每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程；其统计平均值成为平均自由程。 常用压强单位的换算 1Torr=133.322 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr 1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa 真空区域的划分、真空计、各种真空泵 粗真空 1×105 to 1×102 Pa 低真空 1×102 to 1×10-1 Pa 高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa 超高真空 <1×10-6 Pa 旋转式机械真空泵 油扩散泵 复合分子泵 属于气体传输泵，即通过气体吸入并排出真空泵从而达到排气的目的 分子筛吸附泵 钛升华泵 溅射离子泵 低温泵 属于气体捕获泵，即通过各种吸气材料特有的吸气作用将被抽气体吸除，以达到所需真空。 不需要油作为介质，又称为无油泵 绝对真空计： U 型压力计、压缩式真空计 相对真空计： 放电真空计、热传导真空计、电离真空计 机械泵、扩散泵、分子泵的工作原理，真空计的工作原理 第二章： 1. 什么是饱和蒸气压、蒸发温度？ 在一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出来的压力 规定物质在饱和蒸气压为10-2Torr 时的温度 2. 克-克方程及其意义？ 3. 蒸发速率、温度变化对其影响？ 根据气体分子运动论，在气体压力为P 时，单位时间内碰撞单位面积器壁上的分子数量，即碰撞分子流 量（通量或蒸发速率）J ： 蒸发源温度微小变化就可以引起蒸发速率的很大变化 4. 平均自由程与碰撞几率的概念。 蒸发分子在两次碰撞之间所飞行的平均距离 M RT M RT m kT v m 41.122=== M RT M RT m kT v a 59 .188===ππM RT M RT m kT v r 73.133=== P kT 22πσλ= () s g v v V V T H dT dP -= RT H C P v v - =ln

固体物理第9次课

第 9 次课 教学目的：掌握一维单原子链运动方程的建立和求解；理解一维简单晶格振动的色散关系；了解格波的相速度，理解玻恩－卡曼周期性边界条件； 教学内容： §3.1 一维单原子链 重点难点：一维单原子链运动方程的建立和求解；晶格振动的色散关系； 第三章 晶格振动与晶体的热学性质前面的讨论中，我们把组成晶体的原子看成固定在平衡位置上不动，实际晶体并非如此，而是会在平衡位置附近做微小的振动。 1. 晶格振动 晶体内原子相互作用——>原子振动不孤立——>以波的形式在晶体中传播 ——>格波 晶体——>互相耦合的振动系统 系统的振动——>即晶格振动 晶格振动是固体中原子的热运动，研究晶格振动——>可研究晶格的热学等性质 §3.1 一维单原子链 晶格振动是很复杂的，为了抓住其主要特点，在不影响物理本质的前提下，研究最简单的一维晶格，然后方法和结论可推广到二维和三维。 1. 原子之间的作用力 一维原子链，每个原子都具有相同的质量m，平衡时原子间距 ——晶格常数a，如图XCH003_001_01所示

—— 由于热运动，各原子离开了它的平衡位置 —— 第n个原子离开平衡位置的位移 —— 第n个原子和第n＋1个原子间的相对位移 ——第n个原子和第n＋1个原子间的距离 —— 平衡位置时，两个原子间的互作用势能 —— 原子发生相对位移后的相互作用势能 很小，将在平衡位置附近展开，得到： —— 常数，—— 平衡时势能取极小值 —— 因为很小，即振动很微弱，势能展开式中可只保留到二阶项 简谐近似 —— 振动很微弱，势能展式中只保留到二阶项 相邻原子间的作用力： —— 恢复力常数 2. 原子的运动方程 —— 如果只考虑相邻原子的相互作用，第n个原子受到的总作用力：—— 第n＋1个原子对第n个原子的作用力： —— 第n－1个原子对第n个原子的作用力： 第n个原子的运动方程： ，（n=1,2,3…,N） 特点：（1）每一个原子都有一个类似上式的运动方程；

薄膜物理与技术课程教学大纲

薄膜物理与技术课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：薄膜物理与技术 所属专业：电子器件与材料工程 课程性质：必修课 学分：3 （二）课程简介、目标与任务； 本课程讲授薄膜的形成机制和原理、薄膜结构和缺陷、薄膜各项物理性能和分析方法等物理内容；讲授薄膜各种制备技术。通过本课程学习，使学生具备从事电子薄膜、光学薄膜、以及各种功能薄膜研究与开发的能力 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 《量子力学》、《热力学与统计物理》、《固体物理》、《电子技术》、《电路分析》等。 （四）教材与主要参考书。 教材：杨邦朝，王文生. 《薄膜物理与技术》，成都：电子科技大学出版社，1994 主要参考书：1.陈国平.《薄膜物理与技术》，东南大学出版社，1993 2.田民波，薄膜技术与薄膜材料，清华大学出版社，2006-8 二、课程内容与安排 本课程全部为课堂讲授。重点：真空的获得和真空测量的工作原理；物理气相沉积和化学气相沉积的原理及方法；薄膜生长的机理。 难点：磁控溅射的机理及控制；MOCVD技术；薄膜形成过程的机理 （一）绪论2学时 1、薄膜的概念和历史 2、薄膜材料与薄膜技术的发展 3、薄膜科学是边缘交叉学科 4、薄膜产业是腾飞的高科技产业

（二）真空技术基础2学时 1、真空的基本知识 2、真空的获得 3、真空的测量 （三）真空蒸发镀膜4学时 1、真空蒸发原理 2、蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 3、蒸发源的类型 4、合金及化合物的蒸发 5、膜厚和淀积速率的测量与控制 （四）溅射镀膜4学时 1、溅射镀膜的特点 2、溅射的基本原理 3、溅射镀膜类型 4、溅射镀膜的厚度均匀性 （五）离子镀膜2学时 1、离子镀原理 2、离子镀的特点 3、离子轰击的作用 4、离子镀的类型 （六）化学气相沉积镀膜4学时 1、化学气相沉积的基本原理 2、化学气相沉积的特点 3、化学气相沉积方法简介 4、低压化学气相沉积 5、等离子体化学气相沉积 6、其他化学气相沉积 （七）溶液镀膜法2学时 1、化学反应沉积 2、阳极氧化法

八年级物理上册复习资料

最新八年级物理上册复 习资料 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第一章 机械运动 一、参照物 1、定义：为研究物体的运动假定不动的物体叫做参照物。 2、任何物体都可做参照物，通常选择参照物以研究问题的方便而定。如研究地面上的物体的运动，常选地面或固定于地面上的物体为参照物，在这种情况下参照物可以不提。 3、选择不同的参照物来观察同一个物体结论可能不同。同一个物体是运动还是静止取决于所选的 参照物，这就是运动和静止的相对性。 4、不能选择所研究的对象本身作为参照物那样研究对象总是静止的。 练习：1、诗句“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”其中“看山恰似 走来迎”和“是船行”所选的参照物分别是 船 和 山 。 2、坐在向东行使的甲汽车里的乘客，看到路旁的树木向后退去，同时又看到乙汽车也从甲汽车旁向后退去，试说明乙汽车的运动情况。 分三种情况：①乙汽车没动 ②乙汽车向东运动，但速度没甲快 ③乙汽车向西运动。 二、机械运动 1、定义：物理学里把物体位置变化叫做机械运动。 2、特点：机械运动是宇宙中最普遍的现象。 3、比较物体运动快慢的方法： ⑴比较同时启程的步行人和骑车人的快慢采用：时间相同路程长则运动快 ⑵比较百米运动员快慢采用：路程相同时间短则运动快 ⑶百米赛跑运动员同万米运动员比较快慢，采用：比较单位时间内通过的路程。实际问题中多用这种方法比较物体运动快慢，物理学中也采用这种方法描述运动快慢。 练习:体育课上，甲、乙、丙三位同学进行百米赛跑，他们的成绩分别是14.2S, 13.7S,13.9S,则获 得第一名的是 同学，这里比较三人赛跑快慢最简便的方法是路程相同时间短运动的快。 4、分类：（根据运动路线）⑴曲线运动 ⑵直线运动 Ⅰ、匀速直线运动： A 、定义：快慢不变，沿着直线的运动叫匀速直线运动。 定义：在匀速直线运动中，速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。 物理意义：速度是表示物体运动快慢的物理量 计算公式： 变形 ， B 、速度 单位：国际单位制中 m/s 运输中单位km/h 两单位中m/s 单位大。 换算：1m/s=3.6km/h 。 人步行速度约1.1m/s 它表示的物理意义是：人匀速步行时1秒中运动1.1m 直接测量工具：速度计 从图象中可以看出匀速运动的物 v s t = t s v = v t s =

油层物理复习题答案

《油层物理》综合复习资料 一、名词解释 1、相对渗透率：同一岩石中，当多相流体共存时，岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。 2、润湿反转：由于表面活性剂的吸附，而造成的岩石润湿性改变的现象。 3、泡点：指温度（或压力）一定时,开始从液相中分离出第一批气泡时的压力（或温度）。 4. 流度比：驱替液流度与被驱替液流度之比。 5、有效孔隙度：岩石在一定的压差作用下，被油、气、水饱和且连通的孔隙体积与岩石外表体积的比值。 6、天然气的压缩因子：在一定温度和压力条件下,一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。 7、气体滑动效应：在岩石孔道中,气体的流动不同于液体。对液体来讲,在孔道中心的液体分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且,越靠近孔道壁表面,分子流速越低；气体则不同,靠近孔壁表面的气体分子与孔道中心的分子流速几乎没有什么差别。Klinbenberg把气体在岩石中的这种渗流特性称之为滑动效应,亦称Klinkenberg效应。 8、毛管力：毛细管中弯液面两侧两相流体的压力差。 9、润湿：指液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。 10、洗油效率：在波及范围内驱替出的原油体积与工作剂的波及体积之比。 11、束缚水饱和度：分布和残存在岩石颗粒接触处角隅和微细孔隙中或吸附在岩石骨架颗粒表面的不可能流动水的体积占岩石孔隙体积的百分数称为束缚水饱和度。 12、地层油的两相体积系数：油藏压力低于饱和压力时，在给定压力下地层油和其释放出气体的总体积与它在地面脱气后的体积之比。 13、吸附：溶质在相界面浓度和相内部浓度不同的现象。 二、填空题 1、1、润湿的实质是_固体界面能的减小。 2、天然气的相对密度定义为：标准状态下，天然气的密度与干燥空气的密度之比。 3、地层油的溶解气油比随轻组分含量的增加而增加，随温度的增加而减少；当压力小于泡点压力时，随压力的增加而增加；当压力高于泡点压力时，随压力的增加而不变。 4、常用的岩石的粒度组成的分析方法有：筛析法和沉降法。 5、地层水依照苏林分类法可分为氯化钙、氯化镁、碳酸氢钠和硫酸钠四种类型。 6、砂岩粒度组成的累计分布曲线越陡，频率分布曲线尖峰越高，表示粒度组成越均匀; 7、灰质胶结物的特点是遇酸反应；泥质胶结物的特点是遇水膨胀,分散或絮凝；硫酸盐胶结物的特点是_高温脱水。 8、天然气的体积系数远远小于1。 9、同一岩石中各相流体的饱和度之和总是等于1。 10、对于常规油气藏，一般，地层流体的B o＞1，B w≈1，B g<< 1 11、地层油与地面油的最大区别是高温、高压、溶解了大量的天然气。 12、油气分离从分离原理上通常分为接触分离和微分分离两种方式。 13、吸附活性物质引起的固体表面润湿反转的程度与固体表面性质、活性物质的性质、活性物质的浓度等因素有关。

薄膜物理与技术复习资料

第一章 最可几速率：根据麦克斯韦速率分布规律，可以从理论上推得分子速率在m v 处有极大值，m v 称为最可几速率 M RT M RT m kT 41.122==,Vm 速度分布 平均速度: M RT m RT m kT 59.188==ππ，分子运动平均距离 均方根速度:M RT M RT m kT 73.133==平均动能 真空的划分：粗真空、低真空、高真空、超高真空。 真空计：利用低压强气体的热传导和压强有关； (热偶真空计) 利用气体分子电离；（电离真空计） 真空泵：机械泵、扩散泵、分子泵、罗茨泵 机械泵：利用机械力压缩和排除气体 扩散泵：利用被抽气体向蒸气流扩散的想象来实现排气作用 分子泵：前级泵利用动量传输把排气口的气体分子带走获得真空。 平均自由程：每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程；其统计平均值成为平均自由程。 常用压强单位的换算 1Torr=133.322 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr 1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa 真空区域的划分、真空计、各种真空泵 粗真空 1×105 to 1×102 Pa 低真空 1×102 to 1×10-1 Pa 高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa 超高真空 <1×10-6 Pa 旋转式机械真空泵 油扩散泵 复合分子泵 属于气体传输泵，即通过气体吸入并排出真空泵从而达到排气的目的 分子筛吸附泵 钛升华泵 溅射离子泵 低温泵 属于气体捕获泵，即通过各种吸气材料特有的吸气作用将被抽气体吸除，以达到所需真空。 不需要油作为介质，又称为无油泵 绝对真空计： U 型压力计、压缩式真空计 相对真空计：

九年级物理上册复习资料

九年级物理复习提纲 第十一章《多彩的物质世界》复习提纲 一、宇宙和微观世界 1、一切物体都是由物质组成: 2、物质是由分子组成的: 任何物质都是由极其微小的粒子组成的，这些粒子保持了物质原来的性质，叫做分子。 分子大小只有百亿分之几米，以10-10 m 做单位来量度。 3、分子又是由原子组成的。原子结构：原子由原子核和核外电子组成。原子核位于原子中心核外电子绕核高速转动，原子的这种结构叫核式结构。 二、质量： 1、定义：物体所含物质的多少叫质量。 2、单位：国际单位制：主单位kg ，常用单位：吨（t ）、克（ g ）、毫克（ mg ） 对质量的感性认识：一枚大头针约80mg 一个苹果约 150g 一头大象约 6t 一只鸡约2kg 3、质量的理解：固体的质量不随物体的形态、状态、位置、温度 而改变，所以质量是物体本身的一种属性。 4、质量的测量： ⑴实验室常用的测量工具托盘天平。 ⑵ 托盘天平的使用方法：口诀：放于平台游归零,调节螺母横梁平,左物右砝摆放好,加减砝码调游码, 天平平衡读质量.物体质量砝加游。具体如下: ① “放”：把天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的零刻度线处。 ② “调”：调节横梁右端的平衡螺母使指针指在分度盘的中线处， 这时横梁平衡。调节方法：左偏左沉向右调，右偏右沉向左调。 ③ “称”：把被测物体放在左盘里，用镊子向右盘里加减砝码，并调节游码在标尺上的位置，直到横梁恢 复平衡。 ④ “读”：被测物体的质量=盘中砝码总质量+ 游码在标尺上所对的刻度值 二、密度： 1、定义：单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度。 2、 公式： 变形 3、单位：国际单位制： kg/m 3，常用单位g/cm 3。这两个单位比较：g/cm 3单位大。单位换算关系：1g/cm 3=103kg/m 3 水的密度为1.0×103kg/m 3（记住），读作1.0×103 千克每立方米，它表示物理意义是：1立方米的水的质量为1.0 ×103 千克。 4、理解密度公式 ⑴同种材料，同种物质的密度是一定的，不同种类物质，其密度一般也不同。 可见， 物质的密度大小只跟物质的种类有关，物质种类不同其密度是不同的，所以说密度是物质的一种特性。相对的密度的大小跟物质组成的物体的质量多少、体积大小是无关的。对于同一物质而言，当状态或温度发生变化时，其密度也会发生变化。 5、测体积——量筒（量杯） ⑴用途：测量液体体积（间接地可测固体体积）。 ⑵使用方法：“看”：单位：毫升（ml ）=厘米3 ( cm 3 ) 量程、分度值。 “读”：量筒里地水面是凹形的，读数时，视线要和凹面的底部相平。 6、测固体的密度： ： ρ m V = V m ρ = V m ρ = ρ m V = ρ m V = 原理 浮在水面： 工具（量筒、水、细线） 方法：1、在量筒中倒入适量的水，读出体积V 1；2、用细线系好物体，浸没在量筒中，读出总体积V 2，物体体积V =V 2-V 1 沉入水中： 形 状 不 规 则 质量 工具天平

西南石油大学油层物理习题答案

第一章 储层岩石的物理特性 24、下图1-1为两岩样的粒度组成累积分布曲线，请画出与之对应的粒度组成分布曲线，标明坐标并对曲线加以定性分析。 ∑Log d i W Wi 图1-1 两岩样的粒度组成累积分布曲线 答：粒度组成分布曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百分数，可用它来确定任一粒级在岩石中的含量。曲线尖峰越高，说明该岩石以某一粒径颗粒为主，即岩石粒度组成越均匀；曲线尖峰越靠右，说明岩石颗粒越粗。一般储油砂岩颗粒的大小均在1～0.01mm 之间。 粒度组成累积分布曲线也能较直观地表示出岩石粒度组成的均匀程度。上升段直线越陡，则说明岩石越均匀。该曲线最大的用处是可以根据曲线上的一些特征点来求得不同粒度属性的粒度参数，进而可定量描述岩石粒度组成的均匀性。 曲线A 基本成直线型，说明每种直径的颗粒相互持平，岩石颗粒分布不均匀；曲线B 上升段直线叫陡，则可看出曲线B 所代表的岩石颗粒分布较均匀。 30、度的一般变化范围是多少，Φa 、Φe 、Φf 的关系怎样？常用测定孔隙度的方 法有哪些？影响孔隙度大小的因素有哪些？ 答：1）根据我国各油气田的统计资料，实际储油气层储集岩的孔隙度范围大致为：致密砂岩孔隙度自＜1%～10%；致密碳酸盐岩孔隙度自＜1%～5%；中等砂岩孔隙度自10%～20%；中等碳酸盐岩孔隙度自5%～10%；好的砂岩孔隙度自20%～35%；好的碳酸盐岩孔隙度自10%～20%。 2）由绝对孔隙度a φ、有效孔隙度e φ及流动孔隙度ff φ的定义可知：它们之间的关系应该是a φ>e φ>ff φ。 3）岩石孔隙度的测定方法有实验室内直接测定法和以各种测井方法为基础的间接测定法两类。间接测定法影响因素多，误差较大。实验室内通过常规岩心

固体物理教案第3次课

第 3 次 课 教学目的：掌握原胞、基矢和布拉伐格子的基本概念；掌握简立方、面心立 方、体心立方晶格原胞特点以及基矢的表示； 理解复式晶格结构及其表示 教学内容：§1.2 晶格的周期性 重点难点：简立方、面心立方、体心立方晶格原胞特点以及基矢的表示；复 式晶格结构及其表示 §1.2 晶格的周期性 1 晶格周期性的描述 — 原胞和基矢 —— 晶格的共同特点是具有周期性，可以用原胞和基矢来描述 （1）原胞：一个晶格中最小重复单元（体积最小） 如图XCH001_011所示。 （2） 基矢：原胞的边矢量。 三维格子的重复单元是平行六面体，是重复单元的边长矢量 （3） 单胞（结晶学元胞）：为了反映晶格的对称性，常取最小重复单元的几倍作 为重复单元。 特点：单胞的边在晶轴方向，边长等于该方向上的一个周期。代表单胞三个边的矢量称为单胞的基矢。 基矢： 表示单胞的基矢。 在一些情况下，单胞就是原胞，而在一些情况下，单胞不是原胞。 简单立方晶格 — 单胞是原胞 321,,a a a c b a ,,

面心立方晶格 — 单胞不是原胞 例如面心立方晶格，如图XCH001_013所示。 原胞基矢： ——原胞的体积： 单胞基矢： ——单胞的体积： 2 简单晶格 简单晶格中，某一个原胞只包含一个原子，所有的原子在几何位置和化学性质上是完全等价的。碱金属具有体心立方晶格结构；Au 、Ag 和Cu 具有面心立方晶格结构，它们均为简单晶格。 1）简单立方晶格（Simple Cube ） 原胞为简单立方晶格的立方单元。 基矢： 如图XCH001_012所示 原胞体积： —— 原胞中只包含一个原子 晶胞中，顶角的原子可视为8个立方单元所共有,故8×1/8=1。 2）面心立方晶格 （fcc ） 如图XCH001_013所示，八个顶角上各有一个原子，六个面的中心有6个原子故称面心 立方。 由立方体的顶点到三个近邻的面心引三个基矢 ， ,,a ai b aj c ak == =123()2 () 2 ()2 a a j k a a k i a a i j = +=+=+33214 1)(a a a a V =??= 3)(a c b a V =??= k a a j a a i a a ===321,,3321)(a a a a V =??= 321,,a a a

薄膜物理与技术题库完整

一、填空题 在离子镀膜成膜过程中，同时存在沉积和溅射作用，只有当前者超过后者时，才能发生薄膜的沉积 薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程 薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状-岛状生长 在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与气体的压强P和电极距离的乘积有关。 1.表征溅射特性的参量主要有溅射率、溅射阈、溅射粒子的速度和能量等。 2. 溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm 之间。 3．薄膜的组织结构是指它的结晶形态，其结构分为四种类型：无定形结构，多晶结构，纤维结构，单晶结构。 4．气体分子的速度具有很大的分布空间。温度越高、气体分子的相对原子质量越小，分子的平均运动速度越快。 二、解释下列概念 溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面 (靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象 气体分子的平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程，其统计平均值： 称为平均自由程， 饱和蒸气压：在一定温度下，真空室蒸发物质与固体或液体平衡过程中所表现出的压力。 凝结系数：当蒸发的气相原子入射到基体表面上，除了被弹性反射和吸附后再蒸发的原子之外，完全被基体表面所凝结的气相原子数与入射到基体表面上总气相原子数之比。 物理气相沉积法：物理气相沉积法 (Physical vapor deposition)是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程 真空蒸发镀膜法:是在真空室，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态 溅射镀膜法:利用带有电荷的离子在电场加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质作成的靶电极。在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中将靶原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现薄膜的沉积。 离化率:离化率是指被电离的原子数占全部蒸发原子数的百分比例。是衡量离子镀特性的一个重要指标。 化学气相沉积:是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。 物理气相沉积：是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到离子轰击时物质表面原子溅射的现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。 溅射阈值:溅射阈值是指使靶材原子发生溅射的入射离子所必须具有的最小能量。

薄膜物理与技术测验考试重点

1． 真空环境的划分：①低真空（> 102Pa ）；②中真空（102 —10-1Pa ）；③高真空（10-1—10- 5Pa ）；④超高真空（< 10-5Pa ） 真空蒸发沉积：高真空和超高真空（<10-3 Pa ） 溅射沉积：中、高真空（10-2—10Pa ） 低压化学气相沉积：中、低真空（10—100Pa ） 电子显微分析：高真空 材料表面分析：超高真空 2． 为了获得高真空蒸发系统，通常采用旋片式机械泵和涡轮分子泵两级真空泵联用，其中 与真空室直接相连的是涡轮分子泵。 真空泵的原理和适用范围： ① 旋片式机械真空泵（输运式真空泵）：依靠安置在偏心转子中的可以滑进滑出的旋片 将气体隔离、压缩，然后排出泵体之外。 >10-1Pa ② 涡轮分子泵（输运式真空泵）：高速旋转的叶片将动量传给气体分子，并使其向特定 方向运动。 10-8—1Pa ③ 溅射离子泵（捕获式真空泵）：高压下电离的气体分子撞击Ti 阴极，溅射出大量活性 很高的Ti 原子，以吸附或化学反应的形式捕获大量气体分子。 10-8—10-5Pa 真空规测量气压的范围： ① 热偶真空规和皮拉尼真空规（相对真空计） 10-2—102Pa ② 电离真空规（相对真空计） 10-7—10-2Pa ③ 薄膜真空规（绝对真空计） 10-3—105Pa 3． 气体流动状态的划分：（克努森准数λD Kn ，D 是气体容器的尺寸，λ是平均自由程） ①分子流状态（Kn<1）；②过渡状态（Kn ＝1—100）；③粘滞流状态（Kn>100） 4． 概念。 平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。 通量：气体分子对于单位面积表面的碰撞频率。 流导：真空管路中气体的通过能力。 平衡蒸气压：一定温度下，蒸发气体与凝聚相平衡过程中所呈现的压力。 形核率：单位面积上，单位时间内形成的临界核心的数目。 化学气相淀积：利用气态先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜。 物理气相淀积：利用某种物理过程，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。 阴影效应：蒸发的物质被障碍物阻挡而不能沉积到衬底上。 溅射：离子轰击物质表面，并在碰撞过程中发生能量与动量的转移，将物质表面原子激发出来的过程。 溅射法：将被电场加速后具有一定动能的离子引向靶电极，与靶表面原子碰撞使之溅射出来，溅射原子能够沿一定方向射向衬底并沉积下来。 等离子体鞘层：等离子体相对器壁会呈正电性，在等离子体和壁之间的非电中性薄层称为鞘层。 弹性碰撞：参加碰撞的粒子的总动能和总动量保持不变，并且不存在粒子内能的变化。 溅射产额：被溅射出来的原子数与入射离子数之比。（衡量溅射过程效率的参数） 靶材的中毒：随着活性气体压力的增加，靶材表面可能形成一层相应的化合物，导致溅射和薄膜沉积速率降低。

油层物理课后习题答案

第一章 1.将气体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。气体混合物的质量组成如下： %404-CH ,%1062-H C ，%1583-H C ，%25104-H C ，%10105-H C 。 解：按照理想气体计算： 2.已知液体混合物的质量组成：%.55%,35%,1012510483---H C H C H C 将此液体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。 解： 3．已知地面条件下天然气各组分的体积组成：%23.964-CH ,%85.162-H C ， %83.083-H C ，%41.0104-H C ， %50.02-CO ，%18.02-S H 。若地层压力为15MPa ， 地层温度为50C O 。求该天然气的以下参数：（1）视相对分子质量；（2）相对密度；（3）压缩因子；（4）地下密度；（5）体积系数；（6）等温压缩系数；（7）粘度；（8）若日产气为104m 3,求其地下体积。 解：

（1）视相对分子质量 836.16)(==∑i i g M y M （2）相对密度 580552029 836 16..M M a g g ===γ （3）压缩因子 244.3624.415=== c r p p p 648.102 .19627350=+==c r T T T （4）地下密度 ）（＝） （3/95.11127350008314.084.0836.1615m kg ZRT pM V m g g +???===ρ

（5）体积系数 )/(10255.6202735027315101325.084.0333m m T T p p Z p nRT p ZnRT V V B sc sc sc sc gsc gf g 标-?=++??=??=== （6）等温压缩系数 3.244 1.648 0.52 []） （＝＝ 1068.0648 .1624.452 .0-???= MPa T P T C C r c r gr g （7）粘度 16.836 50 0.0117

薄膜物理与技术复习大全 (西电版)

1.薄膜定义：按照一定需要，利用特殊的制备技术，在基体表面形成厚度为亚微米至微米级的膜层。这种二维伸展的薄膜具有特殊的成分、结构和尺寸效应而使其获得三维材料所没有的特性，同时又很节约材料，所以非常重要。通常是把膜层无基片而能独立成形的厚度作为薄膜厚度的一个大致的标准，规定其厚度约在1μm左右。 2.一些表面定义： 1)理想表面：沿着三维晶体相互平行的两个面切开，得到的表面，除了原子平 移对称性破坏，与体内相同。 2)清洁表面：没有外界杂质。 3)弛豫表面：表面原子因受力不均向内收缩或向外膨胀。 4)重构表面：表面原子在与表面平行的方向上的周期也发生变化，不同于晶体 内部原子排列的二维对称性（再构）。 5)实际表面：存在外来原子或分子。 3. 薄膜的形成的物理过程 驰豫 重构驰豫+重构? ? ? ? ? 驰豫：表面向下收缩，表面层原子与内层原子 结构缺陷间距比内层原子相互之间有所减小。 重构：在平行表面方向上原子重排。

①小岛阶段——成核和核长大，透射电镜观察到大小一致(2-3nm)的核突然出现.平行基片平面的两维大于垂直方向的第三维。说明：核生长以吸附单体在基片表面的扩散，不是由于气相原子的直接接触。 ②结合阶段——两个圆形核结合时间小于0.1s,并且结合后增大了高度，减少了在基片所占的总面积。而新出现的基片面积上会发生二次成核，复结合后的复合岛若有足够时间，可形成晶体形状，多为六角形。核结合时的传质机理是体扩散和表面扩散（以表面扩散为主）以便表面能降低。 ③沟道阶段——圆形的岛在进一步结合处，才继续发生大的变形→岛被拉长，从而连接成网状结构的薄膜，在这种结构中遍布不规则的窄长沟道，其宽度约为5-20nm，沟道内发生三次成核，其结合效应是消除表面曲率区，以使生成的总表面能为最小。 ④连续薄膜——小岛结合，岛的取向会发生显著的变化，并有些再结晶的现象。沟道内二次或三次成核并结合，以及网状结构生长→连续薄膜。 4. 薄膜的附着类型及影响薄膜附着力的工艺因素 薄膜的附着类型 ①简单附着：薄膜和基片间形成一个很清楚的分界面，薄膜与基片间的结合力为范 德华力 ②扩散附着—由两个固体间相互扩散或溶解而导致在薄膜和基片间形成一个渐变界 面。实现扩散方法：基片加热法、离子注入法、离子轰击法、电场吸引法。 ③通过中间层附着—在薄膜与基片之间形成一个化合物而附着，该化合物多为薄膜材料与基片材料