如何正确分析光学薄膜的成分

当小编在第一篇关于薄膜微观结构的文章时，就介绍过薄膜的微观结构包括两方面，

 一是薄膜表面与横断面的形貌，其主要表现为柱状加空穴结构，柱状几乎垂直于表面生长，并且层与层之间有明显的界限，上层柱体与下层柱体并不完全连续，其与蒸发温度及基板的温度有很大关系。

二是薄膜内部的结晶机构。其与结晶时原子的迁移率有关,大多数薄膜都为多晶结构，这是由于薄膜材料从高温蒸发源沉积在低温基板上而迅速冷却或淬火的缘故。通常淀积分子原子或分子重新排列需要一定的时间，而且在重新排列过程中会经历较高温的状态，如果冷却速率大于结晶速率，则这种高温状态则会冻结在膜层内，形成多晶结构。在介绍薄膜微观结构时，有过详述，这里不在介绍。

今天介绍薄膜的成分，不同薄膜所用材料不尽相同，所以薄膜成分也就多种多样，然而分析方法确实千篇一律。

薄膜材料经过固相-液相-气相-固相或固相-气相-固相转化后在基板上凝固而成，因此不仅微观结构和晶体结构，而且薄膜成分都会与块状材料不尽相同。

绝大多数金属都是以原子形式蒸发的，但对一些半导体以及半金属，它们多是以2个或2个以上的原子集合体蒸发的。

就Sb（锑）而言，Sb的四个原子都以4个相似的共价键相结合，故Sb膜中主要含有，同时混有少量的和Sb；

As（砷）主要含有和；

Bi（铋）和Te（碲）主要含有和；

C（碳）、Ge（锗）、Se（硒）、Si（硅）等中也都有类似的集合体。

化合物的情况更复杂。

对于硫属化合物，蒸发时材料是分解的，例如：。但它们在基板上又重新化合了，因而仍能得到化学计量和化学计量一致的膜层。

CdS（硫化镉）蒸汽分解时，可以得到Cd与S、、、。失硫现象比硫化锌严重。

同时，氟化物也引起了不同程度度的失氟，下表1是几种氟化物的失氟情况。

表一 距离的部分氟化物失氟的情况

Table I partial fluorination offluorides

失氟后的膜层吸附潮气的能力的能力提高，这种失氟情况与蒸发源的的情况有密切关系，采用大容量的辐射蒸发源可得到块状化学计量近似一致的膜层。

在蒸发氧化物时，可观察到分解的，即使是也包含着与。失氧最严重的是（氧化钛）、（氧化钽）和（氧化镍）等。、、（氧化铍）、（氧化钴）几乎接近于块状材料。

溅射也包含着大量的复合原子。离子加速器电压越高，溅射的单原子分子就越少，以溅射Gu原子为例，对多晶铜靶，的加速原子为100eV时，Gu原子的含量约有5%左右，其余都是。对单晶Gu（100）靶，除含有和之外，还有。用和溅射Al,也可观察到和。用溅射，溅射出来的99%是Ca与As的中性分子，其余才是CaAs分子。

薄膜化学成分的分析主要是借助表面分析技术，所谓表面分析技术，通常是用分子、光子或离子轰击待分析的样品表面，粒子与固体表面相互接触，结果将引起，激发粒子的发射，即二次离子，利用这种激发和放射过程就能鉴定薄膜表面和薄膜的化学成分。