《薄膜材料及其制备技术》作业
——材料科学与工程学院2015级研究生
1，在T=291K 时，水的表面张力系数（或表面能）10.07
3N m s -=?，63118.01610v m mol a --=醋，如果水滴半径810r m -=，请计算此时的蒸汽压'p （用p 表示）以及水滴内外压强差p D 。

（10分）
2，从热力学的角度证明：当从过饱和（压强为p ’）的气相析出凝聚相时，凝聚
相的临界晶核尺寸r c 满足：2exp()'/B c
v p p K Tr a
s =；并由此得到结论：①当凝聚体晶核的尺寸r<r c 时，随时间的演化，晶核将消逝；②当r>r c 时，随时间的演化，晶核将长大；③当r=r c 时，晶核随时间既不消逝也不长大。

（v a 为凝聚体原子或分子的体积；p ’为过饱和蒸气压；p 为饱和蒸气压；σ为表面能）（10分）
3，当有衬底存在时，气体的形核就称作非均匀形核，证明：形核功
3**
23cos cos []4G G q q -+D =D ?均。

式中，*G D 均为均匀形核时的形核功；θ为浸润角。

由此可以判断：当薄膜能够充分浸润衬底时，薄膜的形核功为0。

（10分） 4，试从微观键能的观点证明：描述浸润问题的Young 方程cos LV SV SL s q s s =-可以近似写作2cos 2
LL LS u u q =（其中，LL u 为单位面积的液相原子之间的键能；LS u 为固-液界面上单位面积的固-液原子之间的键能），进而说明若A 能够浸润B ，并不能够推出B 也能够浸润A 的结论。

（10分）
5，请论述真空度对成膜质量的影响。

（10分）
6，衬底温度（即生长温度）是如何影响薄膜生长模式的？（10分） 7，论述晶格失配（既失配应力）与薄膜生长模式的关系。

（10分）
8，论述衬底表面对形核难易程度：凹面>平面>凸面。

即凹面处最容易形核，而凸面处最难形核。

（10分）
9，试解释二维成核的层状生长机理与Step-flow 生长机理，并进一步论证在何种情况下薄膜倾向于step-flow 生长。

（10分）
10， 自行查找文献，阐述一种流行的薄膜生长技术及其特点，并举例讲述其具体制备薄膜的实例及成膜质量。

（10分）
*作业可以打印。

不准抄袭，一经发现，即作零分处理。

作业于2016年6月1日前汇总上交。