薄膜制备与分析课堂讲稿第一讲

第一讲基本概念、基本数据、基本公式091812薄膜制备与分析课程001734薄膜制备实验Ⅰ001735薄膜制备实验Ⅱ001737薄膜制备与物理测量091706薄膜制备第一讲基本概念、基本数据、基本公式1.基本概念，基本数据，基本公式由理想气体状态方程：RTMvRTPVNkTTNRNRTmNNmAAnkTkTVNP气体质量摩尔质量气体常数:M::R阿伏伽德罗常数:AN玻尔兹曼常数:k总分子数:N气体密度:nTPkTPn22102.7(个/米3)注：,ANRk11KmolJ31451.8R123mol100221367.6AN第一讲基本概念、基本数据、基本公式TPkTPn22102.7(个/米3)1帕(Pa)=1牛顿/米2=1千克/米.秒2若P=一个大气压Pa,105319cm100.3n则:在T=293K(室温)有：①气体密度方程：若Pa,1033.14P则:在T=293K(室温)有：310cm102.3n(残余分子)第一讲基本概念、基本数据、基本公式②赫兹-努曾方程：单位时间内在单位面积上碰撞的分子数为：)m(s412-1vnΓ证明如下：设单位时间内vx~vx+dvx的分子在单位面积上碰撞的分子数为dΓ.所以，在dt内vx~vx+dvx的分子碰撞dS的分子数dNC为：StΓNCddddSdtvxddSddtvdnNxxCdSd)(tvdvvnfxxxMxxxMvvvnfΓd)(d0d)(xxxMvvvnfΓkTmvxMxekTmvf22322)(分子数密度分子平均速率:n:vmkTv841vn证毕.第一讲基本概念、基本数据、基本公式③气体分子碰壁数率N公式单位时间内在单位面积上碰撞的分子数为：RTPNNA2证明如下：)m(s412-1vnΓ赫兹-努曾方程气体常数:R阿伏伽德罗常数:AN气体摩尔质量:,8mkTv,kTPn,ANm,ANRkmkTkTPvnΓN84141RTPNA2证毕.第一讲基本概念、基本数据、基本公式证明如下：nl221由大学物理知，气体分子平均自由程为：分子直经∝10-10m:TPkTPn22102.7(个/米3)由TP16102.7(个/厘米3)④气体分子自由程公式)cm(667.0Pl(室温T=25℃=298K)(cm)667.0102.72211622PPTnl证毕.可见：压强越小，平均自由程越大。第一讲基本概念、基本数据、基本公式真空压强单位：1Pa(帕)=l牛顿/米21mmHg(毫米汞柱)=l33.3Pa1Torr(托)=1/760atm=l33.3Pa1bar(巴)=105Pa1atm(一个大气压)=101308Pa真空程度区域划分：压强(Pa)平均自由程(cm)超高真空≤10-6≥10510-1-10-65-105高真空≥103≤10-4粗真空103-10-110-4-5低真空第一讲基本概念、基本数据、基本公式应用1：薄膜制备中对真空度的要求是多少？设N0个蒸发分子经d后未受残余气体分子碰撞的数目为：lddeNN0显然，被碰撞的分子百分数f为：lddeNNf011为产生镀膜效果，要求,dl即有：ldeld1ldf将)cm(667.0Pl代入得：Pdf5.1一般来说，为保证膜层质量，要求110fdP5.1101若cm,25d则:Pa1033Pd第一讲基本概念、基本数据、基本公式应用2：抑制残余气体与蒸发材料之间的反应所要的真空度是多少？因为残余气体分子到达基片上的速率N为:RTPNNA2蒸发分子到达基片上的速率F为:tNMdFA1膜层密度:摩尔质量:M膜层厚度:d阿伏伽德罗常数:AN蒸发时间:t为了抑制残余气体与蒸发材料的反应，要求：110FNtMRTdP2101一般来说：Pa10~1054P注：单位面积