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薄膜的附著(zhù)原理

    簡(jiǎn)單附著(zhù)是在薄膜和基體之間存在一個(gè)很清楚的分界面。這種附著(zhù)是由兩個(gè)接觸面相互吸引形成的。當兩個(gè)不相似或不相容的表面相互接觸時(shí)易形成這種附著(zhù)。
    擴散附著(zhù)是由于在薄膜和基體之間互相擴散或溶解形成一個(gè)漸變的界面。當到達基片的原子具有較大的動(dòng)能(如濺射粒子),它們沉積到基片上時(shí)可發(fā)生較深的縱向擴散從而形成擴散附著(zhù)。
    通過(guò)中間層的附著(zhù)是在薄膜和基體之間形成一種化合物中間層,薄膜再通過(guò)這種中間層與基體間形成牢固的附著(zhù)。由于薄膜與基體之間有這樣一個(gè)中間層,所以?xún)烧咧g形成的附著(zhù)就沒(méi)有單純的界面。
    通過(guò)宏觀(guān)效應的附著(zhù)有機械鎖合和雙電層吸引等。機械鎖合是一種宏觀(guān)的機械作用。當基體表面比較粗糙,有各種微孔或微裂縫時(shí),在薄膜形成過(guò)程中,人射到基片表面上的氣相原子便進(jìn)人到粗糙表面的各種缺陷、微孔或裂縫中形成機械鎖合,如果基體表面上各種微缺陷分布均勻適當,通過(guò)機械鎖合作用可提高薄膜的附著(zhù)性能。
    附著(zhù)的主要機理是吸附。根據吸附能大小的不同,又可分為物理吸附與化學(xué)吸附。
    物理吸附包括范德華力吸咐和靜電力吸附。范德華力是一種短程力,當吸附原子間的距離略有增大時(shí),它便迅速趨向于零。靜電力是一種長(cháng)程力,即使薄膜和基體之間有微小位移其吸引力也不會(huì )有較大變化。因此雖然靜電力數值小一些,但它對附著(zhù)力的貢獻卻較大。物理吸附的吸附能在0. 001eV^-0. 1eV范圍。
    化學(xué)吸附是薄膜與基體之間形成化學(xué)鍵結合力產(chǎn)生的一種吸附?;瘜W(xué)鍵的結合有三種:共價(jià)鍵、離子鍵和金屬鍵?;瘜W(xué)鍵吸引力是一種短程力,但數值上卻比范德華力大得多?;瘜W(xué)吸附的吸附能在0. 1eV^-0. 5eV范圍。
    附著(zhù)現象是出現在兩種材料的表面上,與基體比表面自由能65、薄膜比表面自由能6r、薄膜與基體間的界面自由能6gr有關(guān)。

   界面自由能與兩種材料的原子種類(lèi)、原子間距和鍵合特征等有關(guān)。