三氧化鎢薄膜微觀結構

三氧化鎢薄膜圖片

薄膜沉積是由最初的原子吸附、脫附、成核、成長到最後形成薄膜,其成核與成長將隨著薄膜沉積時的工藝參數(基片溫度、基片偏壓、氣體壓強)的改變,影響薄膜的微觀結構。在1975年,John A.Thomton提出Zone Models針對濺射沉積金屬薄膜時,基片溫度與濺射氣體壓強(Sputtering Gas Pressure)對於薄膜微觀結構的影響,提出了四種結構區模型,如下圖所示:

在低溫高壓(Ts/TM<0.3(TS:基片溫度,TM:熔點))條件下,薄膜內部結構容易形成多孔性的細圓柱形晶粒的結構,原因是表面原子遷移率(mobility)低,此區域稱為ZoneⅠ。在高溫(0.3<Ts/TM<0.5)條件下,原子獲得較多的熱能因而具有較高的遷移率,導致表面擴散能力增強,所以晶粒變細造成薄膜表面平滑,以及晶粒緊密堆積形成柱狀結構,此區域稱為ZoneⅡ。在更高溫(0.5<Ts/TM)條件下,由於體擴散的能力增強,加上晶粒再重新結晶的因素,則形成高密度等軸晶體(equi-axisgrains)結構,此稱為ZoneⅢ。ZoneⅠ與ZoneⅡ之間存在一個過渡區,這個區域稱為Zone T.其在低溫(Ts/TM≦0.3)低壓條件下,薄膜其內部的結構,晶粒緊密堆積排列不易分出晶粒邊界,這是遮蔽效應、表面擴散、體擴散及再結晶等現象綜合作用的結果,薄膜呈現纖維狀結構。