图1.21说明的区域模型揭示,低气压上柱状晶的形成受限制.在靶材原子飞行时较低的气体压力导致碰撞时的能量损失小. 因此,到达源的原子具有较高的能量.
基于这些观察,Thornton和其合作者推测,可能是高能原子向前轰击,或者是原子向后弹回引起表面损伤.这一原子撞击过程是溅射沉积时造成压缩内应力的主要原因.同时,压缩内应力到拉伸应力出现转变时的氩气压力与沉积材料的原子质量有直接关系.如图1.40所示,增加原子质量导致从压缩到拉伸应力转变时气体压力的增加,这个趋势也为原子撞击机制提供了证据.即较大质量的材料通过增加损伤,产生了更大的压缩应力.
2.1.2 其他薄膜制备方法
溶胶-凝胶法: 是指把一些各类的无机盐作为镀膜材料时,可先将这些材料
溶于一些相应的有机溶剂中,成为溶胶镀液, 然后再采用离心甩胶\\ 浸渍等方法
2.2磁控溅射法
（下面一段可能是原文，需要自己重新写）
溅射镀膜的过程 及特点：
溅射镀膜是一种物理气相沉积镀膜法，其过程是： 1）利用辉光放电，产生低温等离子体，等离子体中的离子在电场加速（300~500伏）下获得很大的能量（1e电荷的离子完全如果被这个电压完全加速，即可获得300~500eV的能量，而一般紫外线光的波长在400nm以下，其光子能量为约3ev,），去轰击镀膜材料制作的靶，所以这样的离子又叫做入射离子，一般为Ar离子，辉光放电气体称为工作气体，工作气体要用惰性气体（一般为Ar气），以免和靶材反生反应。 2）靶材料中的原子在高能离子的轰击下获得了一定的能量，如果其能量足够高，超过了其周围原子对其施加的束缚能（像CdTe这种离子键？共价键的束缚能一般会有多少个eV?），靶材原子就从靶中被溅射出来，溅射出来的原子被称为溅射原子（或溅射粒子）； 3）溅射原子以一定的初始速度向衬底输运，在输运过程中，它要和其他气体分子不断发生碰撞，改变速度和交换能量（主要为Ar气分子，以少量的空气，充入Ar气以前，气压已经抽到5e-4Pa了，里面的氧气、氮气、水分子，应该都相当少了吧，气压和空气中气体分子的关系？）。 4）输运到衬底的溅射原子在衬底上扩散、聚集，最后生长成薄膜。 与蒸发镀膜相比较，溅射原子比蒸发出来的原子的能量大1-2个数量级，(即高出10到100倍,这是由于高能的带电离子轰击靶材的CdTe分子时，溅射出来的原子，接受的能量也很大，比蒸发时靠加热等方式获得的能量要大得多，但是，溅射时既然能量很高，轰击出来
的是CdTe分子，还是把分子内的键也破坏，从而轰击出来的是cd和Te的原子呢，如果是原子，则沉积的薄膜的cd和Te的原子比例应该不是1：1,这能通过XRS来测出来吗？)[8],所以当溅射原子到达衬底时仍具有较大的能量，因此溅射法制备的薄膜结合牢固、密度高、针孔少。溅射法制备薄膜，均匀性也较好。另外，在溅射时除了工作气体外再引入活性气体，则可以和薄膜材料原子在衬底上发生反应，形成化合物膜，此即为反应溅射法镀膜（如，溅射zn靶，然后通入一定比例的O2,溅射出来的高能Zn原子与O2反应，则可在衬底上沉积得到ZnO薄膜）。 射频磁控溅射镀膜的特点： 射频溅射中，辉光放电是靠射频电压来维持。因为在射频电压正负周期内，电子和正离子分别到达靶面，所以靶表面不会积累正电荷，不会排斥离子（而如果是直流二极溅射，则仅不断有Ar正离子，到达靶面，所以需要靶材要能导电，否则靶表面会积累正电荷，积累过多时，会排斥后来的离子的到来。）故射频溅射法可以用来制备各种材料的薄膜，包括金属、半导体、绝缘体、合金、化合物等。 在射频放电过程中，由于电子质量轻，能够随着射频频率发生振荡，从而延长了运动路程，增加了其电离碰撞的次数，所以提高 了辉光放电的效率、增加了离子密度，从而可以增大溅射力度，提高镀膜速率。射频溅射中，射频频率一般在5~30MHz的范围内即可产生放电【6】，但为了避免对通讯信号的干扰，工业上一般都用13.56MHz的频率，此时离子还来不及随着射频电压进行振荡。 无论是直流溅射镀膜，还是射频溅射镀膜，由于工作气体的电离度太低，只有0.3~0.5%【6】所以溅射速率太低，镀膜速率也太低。为了提高电离度，在靶面附近引入了平行于靶面的磁场来束缚电子，使其在靶面附近绕磁力线做拉莫运动。从而增加其运动路程，提高其磁撞次数，所以称为磁控溅射，在射频放电情况下，即为射频磁控溅射。射频磁控溅射中，工作气体的电离度可达5~6%【6】因为在非弹性碰撞中，入射粒子的动能一部分要转化为靶粒子的内能，而转化的能量Q满足如下关系【8】：
式中，m为质量，V为速度，即靶粒子获得的内能小于或等于入射粒子动能中，按质量比，可以分给靶粒子的那部分能量。 可见当入射粒子能量一定时（即为一个电荷从电场中获得的加速的能量），质量愈小，其速度越高，而且与靶粒子碰撞后，分给靶粒子的内能愈多。所以在辉光放电中，电子的能量大，质量轻，故电子与气体粒子Ar原子的非弹性碰撞，或者说是电离碰撞是放电的主要原因，提高电子与气体原子间非弹性碰撞的次数则可提高电离度。 射频磁控溅射镀膜设备：
射频溅射镀膜设备一般包括真空系统（气路包括：机械泵、分子泵、电磁阀、真空室、混气室、Ar气瓶和其他气瓶）、射频辉光放电系统（即主要的电路系统，包括射频电源、JGP350机器还有直流电源和电离电源）、监测系统（包括监控真空度的电阻真空计和电离真空计；监控气体流量的流量计；监控衬底温度的温度控制计）。一般要求真空系统在清洗时的背景真空度要达到10-4Pa以上。在溅射过程中，工作气压能够稳定在10-2~10-1Pa。这一方面是为了维持放电（Ar气太稀薄，则很难起辉；）另一方面，又可使溅射原子在飞往衬底的输运过程中，有很大的自由程（所以气压高就会使溅射原子达到衬底的比例降低？从而使溅射的膜厚减少？） 其中工作气压和气体流量是影响镀膜性质的两个重要参数（气体流量对镀膜的影响是如何实现的？）。
射频放电系统主要包括射频源（即射频电源，阻抗匹配网络（电容调节，c1,c2?）和测量仪表，阻抗匹配网络是用来调节负载阻抗，使之与射频电源的内阻抗相等。 ----------2012.4.6 晚 【非原文】
【溅射镀膜的原理：对于溅射现象（sputtering）的原理，一般有两种理论。一种理论认为，溅射的发生，是由于离子轰击靶材，使靶材的局部产生高温，从而使这个区域内的靶材粒子蒸发出来；按这种理论，溅射速率是靶材升华热与轰击离子能量的函数（即溅射的速率与靶材粒子升华、蒸发出来时克服的束缚能，以及轰击离子本身的能量呈函数关系），而溅射出来的原子将呈正弦分布。如果按这种理论，应该是直接把CdTe分子蒸发出去了，所以投篮的CdTe\\ZnTe薄膜镉原子、碲原子之比应该为1：1. 而另一种则是动量传递理论，即认为，轰击离子把动量直接传递给靶材原子，使靶材原子获得大量能量，克服束缚能，脱离靶材，溅射出去，如果是这种理论，则对于CdTe、ZnTe这两种化合物靶材，可能会有很多的Cd\\Zn\\Te原子（或离子）被溅射出去，从而使得制成的薄膜上，Cd\\Te元素的比例不一定是1：1；） 【二元化合物总原子溅射率和刻蚀速率的经验公式，陈国梁，中国科学院上海治金研究所， 半导体学报 1987年7月，vol.8, No.4】 当低能（E≤1KeV）惰性离子法向轰击二元化合物A(N1)B(N2)时，若组分的原子溅射率比值（Ya/Yb）不等于组分原子数的比值（N1/N2），则在深度约为投影射程Rp的范围内，产生二元化合物表面组分异于体内成分的现象，通常称为“择优溅射”。 磁控溅射 多元靶 化合物靶 陶瓷靶
CdTe/ZnTe溅射时，应该会有组分的偏离，及溅射出来原子的比例不一致，即可能会有择优溅射现象。 可以通过XPS，或X荧光谱,XFR测得三种元素的比例。
薄膜的形成
薄膜的形成一般分为凝结过程、核形成与生长过程，岛形成与结合生长过程。
凝结过程是薄膜形成的第一个阶段。
凝结过程是从蒸发源中，被蒸发的气相原子，离子或分子入射到基体表面之后，从气相到吸附相，再到凝结相的一个相变过程。
一，吸附过程
一个气相原子入射到基体表面上，能否被吸附，是物理吸附，还是化学吸附，是一个比较复杂的问题。
固体表面与体内在晶体结构上一个重大差异就是原子或分子间的结合化学键中断。原子或分子在固体表面形成的这种中断键称为不饱合键或悬挂键。这种键具有吸引外来原子或分子的能力。入射到基体表面的气相原子被这种悬挂键吸引住的现象称为吸附。如果吸附仅仅是由于原子电偶极矩之间的范德华力起作用被称为物理吸附。若吸附是由化学键结合力起作用则称为化学吸附。（即，如果Cd气相原子沉积到薄膜上时，与薄膜表面的悬挂键Te会形成了离子键Te-Cd，为化学吸附过程，而如果真空室内含有一些其他的杂质的分子，如Ar原子，如果入射到薄膜表面，则由于原子的电偶极矩被吸引到膜上。但是Cd,Te形成的离子键的结合力会显著大于原子电偶极矩形成的吸引力，所以在后来的不断溅射出来的Te\\Ce原子、Te负离子轰击，杂质原子分子会被一定程度的清除。
固体表面的这种特殊状态使它具有一种过量的能量称为表面自由能。吸附过程使表面自由能减小。伴随吸附现象而释放的一定的能量称为吸附能。将吸附在固体表面的气相原子除掉称为解吸，除掉被吸附气相原子的能量称为解吸能。
因为从蒸发源入射到基体表面的气相原子都有一定的能量。它们到达基片表面之后可能发生三种现象：
1）与基体表面原子进行能量交换而被吸附；
2）吸附后气相原子仍有较大的解吸能，在基体表面作短暂停留后再解吸蒸发（再蒸发或二次蒸发）
3）与基体表面不进行能量交换，入射到基体表面上立即反射出去。
蒸发制备时，入射到基体表面上的气相原子中的绝大多数都与基体表面原子进行能量交换形成吸附。
二，表面扩散过程
入射到基体表面的气相原子在表面形成吸附原子后，它便失去了在表面法线方向的动能，只具有与表面水平方向相平行运动的动能。依靠这种动能，吸附原子在表面上作不同方向的表面扩散运动。在表面扩散过程中，单个吸附原子间相互碰撞形成原子对后才能产生凝结。因此在研究薄膜形成过程时所说的凝结就是指吸附原子结合成原子对及其以后的过程。所以吸附原子的表面扩散运动是形成凝结的必要条件。
溅射薄膜的形成过程：
用阴极溅射法制备薄膜时薄膜的形成特征与真空蒸发制备薄膜的薄膜的形成过程有很大的不同。因此溅射的靶材粒子到达基体表面时都有非常大的能量。所以阴极溅射薄膜的形成一一些特殊性，都起因于溅射靶材粒子到达基体表面时具有非常大的能量。
蒸发镀膜和溅射镀膜的不同之处。 1，沉积粒子的产生过程：
真空蒸发是一种热过程 ，即材料由固相变到液相再变为气相的过程，或者从固相升华为气相的过程。通过这种热过程产生的沉积粒子（原子）都具有较低的热运动能量。在
一般的蒸发温度下，其能量为0.1~0.2eV。
溅射过程是以运量传递的离子轰击为基础的动力学过程。具有高能量的入射离子与靶原子产生碰撞，通过能量传递，使靶原子获得一定的动能后脱离靶材表面飞溅出来。因此从靶材中溅射出来的粒子都有较高的动能。比从蒸发源中蒸发出来的气相原子动能高1~2个数量级。
对于点状或小面积蒸发源，蒸发气相原子飞向基体表面时，是按余弦定律定向分布的。对于阴极溅射，在入射的Ar离子能量较大，靶是由多晶材料组成时，可将溅射靶看作点状源，溅射出来的原子飞向基体表面时才符合余弦规律分布，或者是以靶材表面法线为轴的对称分布。对于单晶靶材，因不同晶面上原子排列密度不同，表面结合能不同，不同晶面的溅射强度也不同，这种现象称为择优溅射效应。（陶瓷靶的情况应该与多晶靶比较相似）
从蒸发源出来的气相原子几乎都是不带电荷的中性粒子，或者有很少的带电粒子（因热电子发射造成的），。但溅射过程则不同，这时除了从靶材中溅射出来的中性原子或原子团之外，还可溅射出靶材的正离子、负离子、二次电子和光子等多种粒子。
在蒸发合金材料时，由于合金中各组分的蒸气压不同会产生分馏现象。蒸气压高的组分蒸发速度快，造成膜成分同蒸发源材料组分的偏离。但在溅射合金材料时，尽管各组分的溅射速率有所不同（各种金属溅射速率的差异远小于它们蒸气压的差异），在溅射的初期形成的合金膜成分与靶材组分稍有差别。但由于靶材温度不高，经过短暂时间后，靶材表面易溅射的组分呈现不足，从而使溅射速率小的组分在薄膜中逐渐增多起来。最终得到与靶材组分一致的溅射薄膜。
2，沉积粒子的迁移过程：
在真空蒸发时其真空度较高，一般在10-2~10-4Pa，气体分子平均自由程比蒸发源到基体之间的距离大，蒸发气相原子在向基体的飞行过程中，蒸发气相原子之间或与残余气体分子间的碰撞机会很少。它们将基本上保持离开蒸发源时所具有的能量、能量分布和直线飞行轨迹。
在阴极溅射时，由于充入工作气体Ar气，真空度较低，在1Pa~0.01Pa左右，气体分子平均自由程小于靶与基体之间的距离。溅射原子从靶面飞向基体时，本身之间互相碰撞和Ar原子及其他残余气体分子相互碰撞，不但使溅射粒子的初始能量减少。而且还改变了溅射粒子脱离靶时所具有的方向。到达基体表面的溅射粒子可来自基体正前方的整个球面空间的所有方向。所以溅射方法更容易得到厚度均匀的薄膜。
3）成膜过程
从蒸发源或溅射靶出来的溅射粒子到达基体表面之后，经过吸附，凝结表面扩散迁移，碰撞结合形成稳定晶核。然后再通过吸附晶核
成膜过程：溅射粒子到达衬底表面后，会被衬底表面已形成的薄膜表面上的悬挂键所吸引。如果Cd气相原子沉积到薄膜上时，与薄膜表面的悬挂键Te会形成了离子键Te-Cd，为化学吸附过程，而如果真空室内含有一些其他的杂质的分子，如Ar原子，如果入射到薄膜表面，则由于原子的电偶极矩被吸引到膜上。但是Cd,Te形成的离子键的结合力会显著大于原子电偶极矩形成的吸引力，所以在后来的不断溅射出来的Te\\Ce原子、Te负离子轰击，杂质原子分子会被一定程度的清除。
入射到衬底表面上的中性粒子和负离子还会对衬底表面产生很大影响，会使薄膜表面变得粗糙（微观尺寸度的），以及离子注入，表面小岛暂时带电，所以成核条件会发生明显变化，成核中心形成加快，成核密度提高。
工作气体Ar原子，残余气体的分子、原子、离子等对衬底表面的轰击次数可达到1e17次/cm2.s.这比蒸发过程大得多，因此杂质气体或外部材料掺入薄膜的机会比较多，在薄膜中
容易发生活化或离化等化学反应。另外，由于入射的溅射粒子有较大的动能，基体和薄膜的温度变化也比较显著。
3，溅射粒子的成膜过程
靶材粒子入射到基片上在沉积成膜过程中，应当考虑的几个问题。 1）沉积速率
沉积速率Q是指从靶材上溅射出来的物质，在单位时间内沉积到基片上的厚度，该速率与溅射速率S成正比。
即有Q = CIS
式中，C-与溅射装置有关的特征常数；I—离子电流；S---溅射率。
上式表明，对于一定的溅射装置（即C为确定值）和一定的工作气体，提高沉积速率的有效办法是提高离子电流I.
但是，在不增高电压的条件下，增加I值就只有增高工作气体的压力。（在不增高电压的情况下，要增加离子电流，就需要增加工作气压，从而增加电离出来的离子数量）
而工作气体压力增高到一定值时，溅射率会明显下降。这是由于靶材粒子的背反射和散射增大所引起的。事实在，在大约10Pa的气压下，从阴极靶溅射出来的粒子中，只有10%左右才能够穿越阴极暗区。所以，由溅射率来选择气压的最佳值是比较恰当的。同时，气压升高还会影响薄膜质量。
2）沉积薄膜的纯度
为了提高薄膜的纯度，必须尽量减少沉积到基片上杂质的量。这里的杂质，主要是指真空室的残余气体。
平面磁控溅射的工作特性：
溅射时电流与电压之间的关系基本遵循下面的公式： I= KVn,
K和n是与气压、靶材料、磁场和电场有关的常数。 气压高，阻抗小，伏安特性曲线较陡，溅射功率的变化可表示成
dP=d(IV) = IdV + VdI = IdV + nIdV
显然，电流引起功率变化（nIdV） 是电压引起的IdV的n倍，所以要使溅射速率恒定，不仅稳压，更重要的是稳流，或者说必须稳定功率。
在恒定阴极电流条件下，阴极电压与气压的关系曲线，此时 功率P为 P = KVn+1
在气压和靶材料等因素确定后，如果功率不太大，则溅射速率基本上与功率成线性关系。但是功率如果太大，可能出现饱和现象。