薄膜材料表征與測量方法

1、薄膜材料表征與測量方法6.1 6.1 薄膜厚度的測量薄膜厚度的測量n在薄膜技術(shù)中，所希望的性質(zhì)在薄膜技術(shù)中，所希望的性質(zhì)Ei通常與許多參量有關(guān)，通常與許多參量有關(guān)，特別是與厚度有較大關(guān)系，即：特別是與厚度有較大關(guān)系，即：nEi=EiD，P，.，基片，基片n 式中式中D代表薄膜厚度；代表薄膜厚度；P為殘留氣體氣壓。為殘留氣體氣壓。n在薄膜制備過程中和沉積以后需要測量薄膜的厚度。在薄膜制備過程中和沉積以后需要測量薄膜的厚度。在薄膜沉積過程中的膜厚確定采用原位測量，可以在薄膜沉積過程中的膜厚確定采用原位測量，可以通過許多技術(shù)手段和方法實現(xiàn)膜厚和相關(guān)物理量的通過許多技術(shù)手段和方法實現(xiàn)膜厚和相關(guān)物理量的

2、測量。測量。23n特點：不僅被用于透明薄膜，還可被特點：不僅被用于透明薄膜，還可被用于不透明薄膜；使用方便，測量精用于不透明薄膜；使用方便，測量精度較高。度較高。n原理：多利用光的干預(yù)現(xiàn)象作為測量原理：多利用光的干預(yù)現(xiàn)象作為測量的物理根底。的物理根底。4n從平行單色光源從平行單色光源S射到薄膜外表一點射到薄膜外表一點A的光將有一局的光將有一局部被界面反射，另一局部在折射后進入薄膜中。部被界面反射，另一局部在折射后進入薄膜中。n這一射入薄膜中的光束將在薄膜與襯底的界面上的這一射入薄膜中的光束將在薄膜與襯底的界面上的B點再次發(fā)生反射和折射。點再次發(fā)生反射和折射。n為簡單起見，可先假設(shè)在第二個界面上

3、，光全部被反為簡單起見，可先假設(shè)在第二個界面上，光全部被反射回來并到達薄膜外表的射回來并到達薄膜外表的C點，在該點處，光束又會點，在該點處，光束又會發(fā)生發(fā)射和折射。發(fā)生發(fā)射和折射。n要想在要想在P點觀察到光的干預(yù)極大，其條件是直接反射點觀察到光的干預(yù)極大，其條件是直接反射回來的光束與折射后又反射回來的光束之間的光程差回來的光束與折射后又反射回來的光束之間的光程差為波長的整數(shù)倍。為波長的整數(shù)倍。56不透明薄膜厚度測量的等厚干預(yù)不透明薄膜厚度測量的等厚干預(yù)FET和等色干預(yù)和等色干預(yù)FECO法法7透明薄膜厚度測量的干預(yù)法透明薄膜厚度測量的干預(yù)法薄膜測量的橢偏儀方法薄膜測量的橢偏儀方法8一外表粗糙度儀

4、法一外表粗糙度儀法用直徑很小的觸針滑過被測薄膜的外表，用直徑很小的觸針滑過被測薄膜的外表，同時記錄下觸針在垂直方向的移動情況同時記錄下觸針在垂直方向的移動情況并畫出薄膜外表輪廓的方法。并畫出薄膜外表輪廓的方法。不僅可以用來測量外表粗糙度，也可以用不僅可以用來測量外表粗糙度，也可以用來測量特意制備的薄膜臺階高度，得到來測量特意制備的薄膜臺階高度，得到薄膜厚度的信息。薄膜厚度的信息。9n粗糙度儀觸針的頭部是用金剛石磨成約粗糙度儀觸針的頭部是用金剛石磨成約210m半徑的圓弧后做成的。半徑的圓弧后做成的。n在觸針上加有在觸針上加有130mg的可以調(diào)節(jié)的壓力。的可以調(diào)節(jié)的壓力。n垂直位移可以通過機械、電

5、子和光學(xué)的方垂直位移可以通過機械、電子和光學(xué)的方法被放大幾千倍甚至一百萬倍，因此垂直法被放大幾千倍甚至一百萬倍，因此垂直位移的分辨率最高可以到達位移的分辨率最高可以到達1nm左右。左右。10n容易劃傷較軟的薄膜并引起測量誤差。盡管在觸容易劃傷較軟的薄膜并引起測量誤差。盡管在觸針上施加的力很小，但是由于觸針頭部直徑也很針上施加的力很小，但是由于觸針頭部直徑也很小，因而觸針對薄膜外表的壓強很大，即使在薄小，因而觸針對薄膜外表的壓強很大，即使在薄膜較軟時，薄膜的劃傷和由此引起的誤差是不能膜較軟時，薄膜的劃傷和由此引起的誤差是不能忽略的。忽略的。n對于外表粗糙的薄膜，其測量誤差較大。對于外表粗糙的薄膜

6、，其測量誤差較大。n測量薄膜臺階高度時，應(yīng)盡量選用頭部直徑較大的測量薄膜臺階高度時，應(yīng)盡量選用頭部直徑較大的觸針。但大的觸針不能分辨薄膜外表形貌的小的起觸針。但大的觸針不能分辨薄膜外表形貌的小的起伏變化。伏變化。1112二稱重法二稱重法如果薄膜的面積如果薄膜的面積A、密度、密度和質(zhì)量和質(zhì)量m可以被精確測定的話，由公式可以被精確測定的話，由公式Amh 薄膜的密度隨制備方法、工薄膜的密度隨制備方法、工藝的不同有很大變化；藝的不同有很大變化；準確測量薄膜的面積也有困準確測量薄膜的面積也有困難。難。13n由于可以實現(xiàn)在沉積過程中對襯底及由于可以實現(xiàn)在沉積過程中對襯底及薄膜的質(zhì)量加以控制，因而稱重法可薄

7、膜的質(zhì)量加以控制，因而稱重法可以被用于薄膜厚度的實時測量。以被用于薄膜厚度的實時測量。n采用將質(zhì)量測量精度提高至采用將質(zhì)量測量精度提高至10-8g，同，同時加大襯底面積并降低其質(zhì)量的方法，時加大襯底面積并降低其質(zhì)量的方法，甚至可以將薄膜厚度的測量精度提高甚至可以將薄膜厚度的測量精度提高至低于一個原子層的高水平。至低于一個原子層的高水平。14三石英晶體振蕩器法三石英晶體振蕩器法已被廣泛應(yīng)用于薄膜沉積過程中厚度的實已被廣泛應(yīng)用于薄膜沉積過程中厚度的實時測量。時測量。原理：基于石英晶體片的固有振動頻率隨原理：基于石英晶體片的固有振動頻率隨其質(zhì)量的變化而變化的物理現(xiàn)象。其質(zhì)量的變化而變化的物理現(xiàn)象。1

8、516薄膜結(jié)構(gòu)的研究可以依所研究的薄膜結(jié)構(gòu)的研究可以依所研究的尺度范圍劃分為以下三個層次尺度范圍劃分為以下三個層次: :n薄膜的宏觀形貌薄膜的宏觀形貌, ,包括薄膜尺寸、形狀、厚度、包括薄膜尺寸、形狀、厚度、均勻性等；均勻性等；n薄膜的微觀形貌，如晶粒及物相的尺寸大小和分薄膜的微觀形貌，如晶粒及物相的尺寸大小和分布、孔洞和裂紋、界面擴散層及薄膜織構(gòu)等；布、孔洞和裂紋、界面擴散層及薄膜織構(gòu)等；n薄膜的顯微組織，包括晶粒內(nèi)的缺陷、晶界及外薄膜的顯微組織，包括晶粒內(nèi)的缺陷、晶界及外延界面的完整性、位錯組態(tài)等。延界面的完整性、位錯組態(tài)等。6.2 6.2 薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法17針對研究

9、的尺度范圍，可以選擇不同針對研究的尺度范圍，可以選擇不同的研究手段：的研究手段：n光學(xué)金相顯微鏡光學(xué)金相顯微鏡n掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡n透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡n場離子顯微鏡場離子顯微鏡nX射線衍射技術(shù)射線衍射技術(shù)18掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡SEMn是目前材料結(jié)構(gòu)研究的最直接手段之一。是目前材料結(jié)構(gòu)研究的最直接手段之一。n可以提供清晰直觀的形貌圖像，同時又具可以提供清晰直觀的形貌圖像，同時又具有分辨率高、觀察景深長。有分辨率高、觀察景深長。n可以采用不同的圖像信息形式。可以采用不同的圖像信息形式。n可以給出定量或半定量的外表成分分析結(jié)可以給出定量或半定量的外表成分分析結(jié)果。果。1

10、920n二次電子：入射電子從樣品表層激發(fā)出二次電子：入射電子從樣品表層激發(fā)出來的能量最低的一局部電子。它們來自來的能量最低的一局部電子。它們來自樣品外表最外層的幾層原子。樣品外表最外層的幾層原子。n二次電子像：較高的分辨率。二次電子像：較高的分辨率。n需要樣品具有一定的導(dǎo)電能力，對于導(dǎo)需要樣品具有一定的導(dǎo)電能力，對于導(dǎo)電性較差的樣品，可以采用噴涂一層導(dǎo)電性較差的樣品，可以采用噴涂一層導(dǎo)電性較好的電性較好的C C或或AuAu膜的方法，提高樣品外膜的方法，提高樣品外表的導(dǎo)電能力。表的導(dǎo)電能力。二次電子像二次電子像21n背反射電子：被樣品外表直接反射回來的電子具有與背反射電子：被樣品外表直接反射回來

11、的電子具有與入射電子相近的高能量。入射電子相近的高能量。n背反射電子像：接收背反射電子的信號，并用其調(diào)背反射電子像：接收背反射電子的信號，并用其調(diào)制熒光屏亮度而形成的外表形貌。制熒光屏亮度而形成的外表形貌。n原子對于入射電子的反射能力隨著原子序數(shù)原子對于入射電子的反射能力隨著原子序數(shù)Z的的增大而緩慢提高。對于外表化學(xué)成分存在顯著差增大而緩慢提高。對于外表化學(xué)成分存在顯著差異的不同區(qū)域來講，其平均原子序數(shù)的差異將造異的不同區(qū)域來講，其平均原子序數(shù)的差異將造成背反射電子信號強度的變化，即樣品外表上原成背反射電子信號強度的變化，即樣品外表上原子序數(shù)大的區(qū)域?qū)⑴c圖像中背反射電子信號強的子序數(shù)大的區(qū)域?qū)?/p>

12、與圖像中背反射電子信號強的區(qū)域相對應(yīng)。區(qū)域相對應(yīng)。背反射電子像背反射電子像22n電子顯微鏡：透射式、反射式、掃描式和電子顯微鏡：透射式、反射式、掃描式和掃描透射式。掃描透射式。n透射電子顯微鏡，透射電子顯微鏡，Transmission Electron Microscope, 簡稱簡稱TEM。開展較早，技術(shù)。開展較早，技術(shù)理論較成熟，分辨率高，因此得到廣泛應(yīng)理論較成熟，分辨率高，因此得到廣泛應(yīng)用。用。n組成：電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電系組成：電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。統(tǒng)。透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡TEM23工作方式工作方式n電子束固定地照射在樣品中很小的一個電子束固定地照射在樣品中

13、很小的一個區(qū)域上。區(qū)域上。n使被加速的電子束穿過厚度很薄的樣品，使被加速的電子束穿過厚度很薄的樣品，并在這一過程中與樣品中的原子點陣發(fā)并在這一過程中與樣品中的原子點陣發(fā)生相互作用，從而產(chǎn)生各種形式的有關(guān)生相互作用，從而產(chǎn)生各種形式的有關(guān)材料結(jié)構(gòu)和成分的信息。材料結(jié)構(gòu)和成分的信息。n影像模式和衍射模式。兩種工作模式之影像模式和衍射模式。兩種工作模式之間的轉(zhuǎn)換主要依靠改變物鏡光闌及透鏡間的轉(zhuǎn)換主要依靠改變物鏡光闌及透鏡系統(tǒng)電流或成像平面位置來進行。系統(tǒng)電流或成像平面位置來進行。24n任何物質(zhì)都是由原子組成，在固體物質(zhì)任何物質(zhì)都是由原子組成，在固體物質(zhì)中原子核半徑約中原子核半徑約10-5 ，原子與原

14、子之間，原子與原子之間的距離為幾埃，因此原子之間是非?？盏木嚯x為幾埃，因此原子之間是非?？盏?。當(dāng)一束高能電子穿過很薄的試樣時，的。當(dāng)一束高能電子穿過很薄的試樣時，大量電子將直接穿過物質(zhì)，而有一局部大量電子將直接穿過物質(zhì)，而有一局部電子那么與原子核或核外電子發(fā)生作用，電子那么與原子核或核外電子發(fā)生作用，這些相互作用只有在非常接近原子核或這些相互作用只有在非常接近原子核或電子的情況下才會發(fā)生。由于原子核或電子的情況下才會發(fā)生。由于原子核或電子都帶有電荷，這種相互作用往往使電子都帶有電荷，這種相互作用往往使入射電子改變方向，產(chǎn)生散射。入射電子改變方向，產(chǎn)生散射。252627衍射工作模式衍射工作模式n

15、電子在被晶體點陣衍射以后又被分成許電子在被晶體點陣衍射以后又被分成許多束，包括直接透射的電子束和許多對多束，包括直接透射的電子束和許多對應(yīng)于不同晶體學(xué)平面的衍射束。應(yīng)于不同晶體學(xué)平面的衍射束。n被被1001000kV的電壓加速過的電子具有的電壓加速過的電子具有很短的波長，因此一束入射的電子能夠很短的波長，因此一束入射的電子能夠同時產(chǎn)生多束衍射。同時產(chǎn)生多束衍射。mqVh2電子波長與加速電壓之間的關(guān)系。電子波長與加速電壓之間的關(guān)系。h普朗克常數(shù)，普朗克常數(shù)，m、q電子的質(zhì)電子的質(zhì)量和電量。量和電量。28將透射束和衍射束斑點組成的圖像投影到熒將透射束和衍射束斑點組成的圖像投影到熒光屏上，就給出了晶

16、體在特定入射方向上的光屏上，就給出了晶體在特定入射方向上的衍射譜，包含的結(jié)構(gòu)信息：衍射譜，包含的結(jié)構(gòu)信息：n晶體點陣的類晶體點陣的類型和點陣常數(shù)型和點陣常數(shù)n晶體的相對位晶體的相對位向向n與晶粒的尺寸與晶粒的尺寸大小、攣晶等大小、攣晶等有關(guān)的晶體顯有關(guān)的晶體顯微缺陷方面的微缺陷方面的信息。信息。29透射電子顯微像透射電子顯微像n用物鏡光闌選取透射電子束或衍射電子用物鏡光闌選取透射電子束或衍射電子束之中的一束就可以構(gòu)成樣品的形貌像。束之中的一束就可以構(gòu)成樣品的形貌像。n明場像：只使用透射電子束，用光闌擋明場像：只使用透射電子束，用光闌擋掉所有衍射束的成像方式。掉所有衍射束的成像方式。n暗場像：透

17、射電子束被用光闌擋掉，用暗場像：透射電子束被用光闌擋掉，用一束衍射束來作為成像光源。一束衍射束來作為成像光源。n明場像、暗場像和電子衍射技術(shù)相互配明場像、暗場像和電子衍射技術(shù)相互配合使用，可得到有關(guān)材料結(jié)構(gòu)的豐富信合使用，可得到有關(guān)材料結(jié)構(gòu)的豐富信息息。30n按晶體對按晶體對X射線衍射的幾何原理設(shè)計制造的衍射實射線衍射的幾何原理設(shè)計制造的衍射實驗儀器。驗儀器。n由由X射線管發(fā)射出的射線管發(fā)射出的X射線照射到試樣上產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，射線照射到試樣上產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，用輻射探測器接收衍射線的用輻射探測器接收衍射線的X射線光子，經(jīng)測量電路射線光子，經(jīng)測量電路放大處理后在顯示或記錄裝置上給出精確的衍射線位放大

18、處理后在顯示或記錄裝置上給出精確的衍射線位置、強度和線形等衍射信息。置、強度和線形等衍射信息。n根本組成：根本組成： X射線發(fā)生器、衍射測角儀、輻射探射線發(fā)生器、衍射測角儀、輻射探測器、測量電路以及控制操作和運行軟件的電子測器、測量電路以及控制操作和運行軟件的電子計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)。X射線衍射儀射線衍射儀XRD3132測角儀測角儀核心組成局部核心組成局部n掃描范圍：正向逆時針零度以上掃描范圍：正向逆時針零度以上2角可達角可達1650；負向順時針零度以下；負向順時針零度以下 2角可達角可達-1000。 2測量的絕對精度為測量的絕對精度為0.020，重復(fù)精度為，重復(fù)精度為0.0010。33布拉

19、格公式布拉格公式n特定波長的特定波長的X射線束與晶體學(xué)平面發(fā)生相射線束與晶體學(xué)平面發(fā)生相互作用時會發(fā)生互作用時會發(fā)生X射線衍射。衍射現(xiàn)象發(fā)射線衍射。衍射現(xiàn)象發(fā)生的條件必須滿足布拉格公式：生的條件必須滿足布拉格公式：2dSin =n 式中：式中： 為入射的為入射的X射線的波長；射線的波長；d為相應(yīng)為相應(yīng)晶體學(xué)面的面間距；晶體學(xué)面的面間距； 為入射為入射X射線與相射線與相應(yīng)晶面的夾角；應(yīng)晶面的夾角；n為任意自然數(shù)。為任意自然數(shù)。34n采取收集入射和衍射采取收集入射和衍射X射線的角度信息及射線的角度信息及強度分布的方法，可以獲得晶體點陣類型、強度分布的方法，可以獲得晶體點陣類型、點陣常數(shù)、晶體取向、

20、缺陷和應(yīng)力等有關(guān)點陣常數(shù)、晶體取向、缺陷和應(yīng)力等有關(guān)材料結(jié)構(gòu)的信息。材料結(jié)構(gòu)的信息。35n1981年，美國年，美國IBM公司公司Prof. G. Binning和和Dr. H. Rohrer創(chuàng)造了掃描隧道電子顯創(chuàng)造了掃描隧道電子顯微鏡微鏡Scanning Tunneling Microscope，簡稱簡稱STM。1986年獲諾貝爾物理獎年獲諾貝爾物理獎n原理：利用量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)對樣原理：利用量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)對樣品外表進行分析，可以直接觀察到原子，品外表進行分析，可以直接觀察到原子，是目前進行外表分析的最精密的儀器。是目前進行外表分析的最精密的儀器。n橫向分辨率橫向分辨率0.1nm，縱

21、向分辨率，縱向分辨率0.01nm。掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡STM36隧道效應(yīng)隧道效應(yīng)Tunneling Effect是量子力學(xué)中的微觀粒子所具有的特性，即是量子力學(xué)中的微觀粒子所具有的特性，即在電子能量低于它要穿越的勢壘高度時，由在電子能量低于它要穿越的勢壘高度時，由于電子具有波動性而具有穿越勢壘的幾率。于電子具有波動性而具有穿越勢壘的幾率。STM通過探針針尖與樣品外表通過探針針尖與樣品外表保持恒定距離而移動掃描時，保持恒定距離而移動掃描時，通過測量隧道效應(yīng)電流而對外通過測量隧道效應(yīng)電流而對外表形貌進行觀察。表形貌進行觀察。隧道效應(yīng)電流隧道效應(yīng)電流是電子是電子波函數(shù)重疊的量度，波函數(shù)重疊的

22、量度，它與兩金屬電極之間它與兩金屬電極之間的距離以及衰減常數(shù)的距離以及衰減常數(shù)有關(guān)。有關(guān)。37隧道效應(yīng)隧道效應(yīng)n由于電子具有波動性，在金屬由于電子具有波動性，在金屬中的電子并非僅存在于外表邊中的電子并非僅存在于外表邊界以內(nèi)，即電子刻度并不是在界以內(nèi)，即電子刻度并不是在外表邊界上突然降低為零，而外表邊界上突然降低為零，而是在外表邊界以外按指數(shù)規(guī)律是在外表邊界以外按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減長度約衰減，衰減長度約1nm。這樣，。這樣，如果兩塊金屬外表互相靠近到如果兩塊金屬外表互相靠近到間隙小于間隙小于1nm時，它們的外表時，它們的外表電子云將發(fā)生重疊。如果將探電子云將發(fā)生重疊。如果將探針極細的原子尺度的針

23、尖與被針極細的原子尺度的針尖與被研究的試樣外表作為電極，當(dāng)研究的試樣外表作為電極，當(dāng)探針與試樣外表間的距離接近探針與試樣外表間的距離接近1nm內(nèi)時，在外加電場的作用內(nèi)時，在外加電場的作用下，電子就會穿過兩個電極之下，電子就會穿過兩個電極之間的絕緣層而流向另一電極。間的絕緣層而流向另一電極。38STM的結(jié)構(gòu)示意圖的結(jié)構(gòu)示意圖n探針與試樣的逼近裝探針與試樣的逼近裝置置n保持隧道電流恒定保持隧道電流恒定的電子反響電路及的電子反響電路及顯示探針顯示探針Z方向位置方向位置變化的顯示器變化的顯示器n操縱探針沿試樣外表操縱探針沿試樣外表X方向和方向和Y方向運動方向運動的壓電陶瓷掃描控制的壓電陶瓷掃描控制及位

24、置顯示器，以及及位置顯示器，以及數(shù)據(jù)采集和圖像處理數(shù)據(jù)采集和圖像處理系統(tǒng)。系統(tǒng)。39優(yōu)點優(yōu)點n有原子量級的極高分辨率，能夠分辨出單個原子。有原子量級的極高分辨率，能夠分辨出單個原子。n直接觀測到單原子層外表的局部結(jié)構(gòu)，如外表缺陷、直接觀測到單原子層外表的局部結(jié)構(gòu)，如外表缺陷、外表重構(gòu)、外表吸附體的形態(tài)和位置等。外表重構(gòu)、外表吸附體的形態(tài)和位置等。n能夠?qū)崟r地得到外表的三維圖像，可測量具有周能夠?qū)崟r地得到外表的三維圖像，可測量具有周期性和不具備周期性的外表結(jié)構(gòu)。特別有利于對期性和不具備周期性的外表結(jié)構(gòu)。特別有利于對外表摩擦磨損行為和性能變化等動態(tài)過程研究。外表摩擦磨損行為和性能變化等動態(tài)過程研究

25、。n可以在不同環(huán)境條件下工作，包括真空、大氣、低溫，可以在不同環(huán)境條件下工作，包括真空、大氣、低溫，甚至試樣浸濕在水或電解液中。適用于研究環(huán)境因素甚至試樣浸濕在水或電解液中。適用于研究環(huán)境因素對試樣外表的影響。對試樣外表的影響。n可以操縱和移動單個原子或分子，按照人們的意愿可以操縱和移動單個原子或分子，按照人們的意愿排布原子或分子，實現(xiàn)對外表進行納米尺度的微加排布原子或分子，實現(xiàn)對外表進行納米尺度的微加工。工。40n 1986年，諾貝爾獎金獲得者賓尼等人創(chuàng)年，諾貝爾獎金獲得者賓尼等人創(chuàng)造了原子力顯微鏡造了原子力顯微鏡Atomic Force Microscope，簡稱，簡稱AFM。橫向分辨率。

26、橫向分辨率為為30 。n 原理：這種外表分析儀是靠探測針尖與原理：這種外表分析儀是靠探測針尖與樣品外表微弱的原子間作用力的變化來樣品外表微弱的原子間作用力的變化來觀察外表結(jié)構(gòu)。觀察外表結(jié)構(gòu)。 原子力顯微鏡原子力顯微鏡AFM41三種不同的工作模式三種不同的工作模式n接觸式接觸式 顯微探針與樣品外表相接觸，探針直接感受到顯微探針與樣品外表相接觸，探針直接感受到外表原子與探針間的排斥力外表原子與探針間的排斥力10-610-7 N，分辨力較，分辨力較強。強。n非接觸式非接觸式 原子力顯微鏡的探針以一定的頻率在距外表原子力顯微鏡的探針以一定的頻率在距外表510nm的距離上振動，引力大小約的距離上振動，引

27、力大小約10-12N，分辨力較，分辨力較低。優(yōu)點在于探針不直接接觸樣品，對硬度較低的樣低。優(yōu)點在于探針不直接接觸樣品，對硬度較低的樣品外表不會造成損壞，且不會引起樣品外表的污染。品外表不會造成損壞，且不會引起樣品外表的污染。n點擊式點擊式 探針處于上下振動狀態(tài)，振幅約探針處于上下振動狀態(tài)，振幅約100nm。在每次。在每次振動中，探針與樣品外表接觸一次?？梢缘竭_與接觸式振動中，探針與樣品外表接觸一次。可以到達與接觸式相近的分辨率，又防止了接觸式樣品外表原子對探針所相近的分辨率，又防止了接觸式樣品外表原子對探針所產(chǎn)生的拖拽力的影響。產(chǎn)生的拖拽力的影響。42AFM的優(yōu)點的優(yōu)點n不僅可以觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)

28、體的外不僅可以觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體的外表形貌，而且可以觀察非導(dǎo)體的表形貌，而且可以觀察非導(dǎo)體的外表形貌，彌補了外表形貌，彌補了STM只能直接只能直接觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體的之缺乏。觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體的之缺乏。43446.3 6.3 薄膜成分的表征方法薄膜成分的表征方法45n對薄膜最根本的性能要求之一：對襯底對薄膜最根本的性能要求之一：對襯底的附著力要好。的附著力要好。n薄膜附著力測試方法的共同點：在對薄薄膜附著力測試方法的共同點：在對薄膜施加載荷的前提下，測量薄膜脫落時膜施加載荷的前提下，測量薄膜脫落時的臨界載荷。測試結(jié)果只具有定性意義。的臨界載荷。測試結(jié)果只具有定性意義。n刮剝法和拉伸法。刮剝法和拉伸法。6.4 6.4 薄膜附著力的測量方法薄膜附著力的測量方法4647刮剝法刮剝法n將硬度較高的劃針垂直置于薄膜外表，施加載荷對薄將硬度較高的劃針垂直置于薄膜外表，施加載荷對薄膜進行劃傷試驗的方法來評價薄膜的附著力。膜進行劃傷試驗的方法來評價薄膜的附著力。n當(dāng)劃針前沿的剪切