
【電】 thin-film formation
film; membrane; pellicle
【計】 thin membrane; thin-film
【醫】 film
form; engender; come into being; emerge; fashion; mould; pose; shape
【醫】 formation
【經】 forms; shape
薄膜形成(Thin Film Formation)是材料科學中的核心概念,指通過物理或化學方法在基底表面沉積納米至微米級厚度的連續材料層。根據《牛津材料科學詞典》,其定義涵蓋氣相沉積、溶液成膜等工藝。該過程通常分為三個階段:
工業應用包括半導體集成電路的介電層沉積(<100nm)、光伏電池的透明導電氧化物鍍膜等,國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将膜厚分類為:極薄膜(<10nm)、薄膜(10nm-1μm)、厚膜(>1μm)。
薄膜形成是指氣态物質在基片表面經曆吸附、凝結、成核與生長等過程,最終形成固态薄膜的相變過程。其核心機制可分為以下幾個階段:
氣相原子或分子撞擊基片表面後,被表面不飽和鍵(懸挂鍵)吸附。這一過程分為物理吸附(弱範德華力)和化學吸附(強鍵合),吸附粒子隨後通過表面遷移尋找能量最低的穩定位置,完成氣-固相變。
吸附原子通過擴散聚集形成小原子團(臨界核),當原子團尺寸超過臨界值時,晶核穩定并開始生長。成核方式包括:
晶核通過兩種主要方式擴展:
當晶核密度足夠高時,相鄰島狀結構通過擴散結合,逐漸填滿基片表面空隙,最終形成連續薄膜。此階段受溫度、沉積速率和基片性質影響顯著。
薄膜的科學定義為由原子、分子或離子在基片表面沉積形成的二維材料,廣泛應用于光學、電子等領域。如需更詳細機制(如濺射成膜),可進一步查閱文獻或專業課件。
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