最新5+薄膜的生长过程和薄膜结构
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薄膜物理与技术-5 薄膜的形成与生长
吸附原子做表面迁移→碰撞→结合（为主）
• 临界核长成稳定核的速率决定于：
1）单位面积上的临界核数—临界核密度
2）每个临界核的捕获范围 3）所有吸附原子向临界核运动的总速度
5.2 成核理论-热力学界面能理论
* 成核速率 I 与临界核面密度 ni、临界核捕获范围 A和 吸附原子向临界核扩散的总速率 V 有关。
最小稳定核：即原子团的尺寸或所含原子的数目比它再小时， 原子团就不稳定。 对不同的薄膜材料与基片组合，都有各自的最小稳定核。如 在玻璃上沉积金属时，最小稳定核为3-10个原子 临界核：比最小稳定核再小点，或者说再小一个原子，原子 团就变成不稳定的。这种原子团为临界核。
5.2 成核理论
成核理论主要有两种理论模型： • 毛细理论（热力学界面能理论）：建立在热力学基础上，利
1 ED fD exp D o kT 1
5.1 凝结过程
平均表面扩散距离
吸附原子在表面停留时间经过扩散运动所移动的距离（从起始
点到终点的间隔）称为平均表面扩散距离， 若用 ao表示相邻吸附位臵间距，则：
x
Ed ED x a0 exp 2kT
αT 1 αT 1
TR =TS 入射原子与基片能量交换充分，达到热平衡 完全适应，
不完全适应，TS < TR < TI
完全不适应， TI TR
入射原子与基片完全没有热交换
αT 0
5.2 成核理论
薄膜的形成是由成核 开始的。
凝结
5.2 成核理论
稳定核：要在基片上形成稳定的薄膜，在沉积过程中必须不 断产生这样的小原子团，即一旦形成就不分解。
5.1 凝结过程
1. 吸附
薄膜的生长过程和薄膜结构资料PPT文档60页
薄膜的生长过程和薄膜结构资料
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
第5章+薄膜的生长过程和薄膜结构
11
特点：每一层原子都自发地平铺于衬底或 者薄膜的表面，降低系统的总能量。 典型例子：沉积ZnSe薄膜时， 一种原子会自发地键合到另 一种原子所形成的表面上。
12
3. 层状-岛状(Stranski-Krastanov)生长模式
在层状—岛状生长模式中，在最开始的一两个原子层厚 度的层状生长之后，生长模式转化为岛状模式。 根本原因：薄膜生长过程中各种能量的相互消长。
32
在形成这样的一个原子团时的自由能变化为：
G a1r GV a2r fs a2r sv a3r vf
3 2 2 2
体积自由能 变化量
界面自由能变化量
其中， GV 是单位体积的相变自由能，它是薄膜形核的驱动力；
vf 为气相与薄膜之间的界面能； fs 为薄膜与衬底之间的界面能；
由于 GV RT ln
r rr
C a A
c
b B
ri
i
i0
对于自发形核过程 ，有
P JV kT kT V GV ln ln P J
其中， 是原子体积， Pv是固相的平衡蒸汽压， P是气相实际的过饱和蒸汽压 ； Jv是凝结相的蒸发通量； J是气相的沉积通量。
20
以运动的原子团，这些原子团称为“岛”。
3. 小岛不断地接受新的沉积原子，并与其他
的小岛合并而逐渐长大，而岛的数目则很 快达到饱和。
5
4. 小岛通过相互合并而扩大（类似液珠一
样）而空出的衬底表面又形成了新的岛。
5. 像这样的小岛形成与合并的过程不断进
行，直到孤立的小岛逐渐连接成片，最 后只留下一些孤立的孔洞，并逐渐被后 沉积的原子所填充。
3
第一节 薄膜生长过程概述
薄膜的生长过程和薄膜结构
薄膜生长过程概述
(2)表面扩散迁移 吸附气相原子在基体表面上扩散迁移，互相碰 撞结合成原子对或小原子团，并凝结在基体表面上。 (3)原子凝结形成临界核 这种原子团和其他吸附原子碰撞结合 ，或者释放一个单原子。这个过程反复进行，一旦原子团中的原 子数超过某一个临界值，原子团进一步与其他吸附原子碰撞结合 ，只向着长大方向发展形成稳定的原子团。含有临界值原子数的 原子团称为临界核，稳定的原子团称为稳定核。 (4)稳定核捕获其他原子生长 稳定核再捕获其他吸附原子，或者 与入射气相原子相结合使它进一步长大成为小岛。
（5－16）
式中，第一项正是自发形核过程的临界自由能变化（式5－5），
而后一项则为非自发形核相对于自发形核过程能量势垒降低的因
子。接触角θ越小，即衬底与薄膜的浸润性越好，则非自发形核
的能垒降低得越多，非自发形核的倾向也越大。在层状模式时，
形核势垒高度等于零。
薄膜的非自发形核理论
2、薄膜的形核率
形核率是在单位面积上，单位时间内形成的临界核心数目。为
10可求出形核自由能取得极值的条件为：
r* 2(a3 vf a2 fs a2 sv )
3a1GV
（5－14）
应用式5－11后，上式仍等于式5－4，即
r* 2 vf
GV
因而，虽然非自发形核过程的核心形状与自发形核时有所不同，
但二者所对应的临界核心半径相同。
将上式代入5－10得到相应过程的临界自由能变化为：
根据图5.5中表面能之间的平衡条件，核心形状的稳定性要求各
界面能之间满足关系式
sv fs vf cos
（5－11）
即θ取决于各界面之间的数量关系。薄膜与衬底的浸润性越差，
薄膜的形成过程及生长方式PPT课件
• 形核是薄膜的诞生阶段，从本质上讲
是一个气－固相变的过程。
.
3
• 薄膜通常通过材料的气态原子凝聚而 形成。在薄膜形成的最早阶段，原子凝 聚是以三维方式开始的，然后通过扩散 过程核长大形成连续膜。
• 薄膜新奇的结构特点和性质大部分归
因于生长过程，所以薄膜生长是最为基 本的。
.
4
• 5.12薄膜的生长模式
• 由于原子的平均扩散距离随着温度的上
升呈指数形式增加，因此，组织形态的
转变发生在0.3Tm附近很小的温度区域。
.
17
•图5.17是 二维模拟得 出的30°角 倾斜入射沉 积时，薄膜 组织随沉积 温度的变化 情况。
• 由图可以看出，随着衬底温度的Βιβλιοθήκη 升，薄膜中的孔洞迅速减少。 .
18
图5.18显示了衬底温度对薄膜表面形貌的 影响
.
12
.
13
• 纤维状组织的一个特点是：纤维的生长 方向与粒子的入射方向近似地满足正切 夹角关系。
•
tanα ＝2tanβ
• α ，β分别为粒子入射方向和纤维生长方 向与衬底法向间的夹角。
• 实验证明，纤维状生长与薄膜沉积时原 子入射的方向性有关。
.
14
• 由图中 可以看 出，随 着温度 的提高， 薄膜密 度上升。
薄膜的形成过程及生长方式
• 主讲人：张宝贤 • 学号：12191082 • 班级：12级3班
.
1
目录
• 5.1 薄膜生长过程概述 • 5.2 形核阶段 • 5.3 薄膜生长过程与薄膜结构
习题
.
2
5.1、薄膜生长过程概述
• 薄膜的生长可划分为两个不同阶段：
•
5+薄膜的生长过程和薄膜结构
薄膜生长过程和结构 5
(2)层状生长(Frank-van der Merwe)模式 当被沉积物质与衬底之间浸润性很好时，薄 膜的沉积表现为层状生长模式。 在层状生长模式下，已没有意义十分明确的 形核阶段出现。 在极端情况下，即使是沉积物的分压已低于 纯组元的平衡分压时，沉积的过程也会发生。
薄膜生长过程和结构
形成一个新相核心时，系统的自由能变化为 自由能变化ΔG取得极值的条件为dΔG/dr = 0，即
临界核心半径
形成临界核心时系统自由能变化 S越大，△G*越小。
薄膜生长过程和结构 15
形核过程的能垒
减小自身尺寸 降低自由能； 核心的生长使 自由能下降。
薄膜生长过程和结构
16
压力对n*的影响： r<r*时，不稳定的核心与气相原子或者衬底表 面的吸附原子之间存在着可逆反应jA←→Nj
10
5.2 新相的自发形核理论
新相形核过程的类型： 自发形核：整个形核过程完全是在相变自由 能的推动下进行的。 非自发形核：除了有相变自由能作推动力之 外，还有其他的因素起着帮助新相核心生成的 作用。
薄膜生长过程和结构
11
在薄膜与衬底之间浸润性较差的情况下， 薄膜的形核过程可以近似地被认为是一个自 发形核的过程。
25
薄膜生长过程和结构
非自发形核过程的临界自由能变化还可以 写成两部分之积的形式
自发形核过程的 临界自由能变化
能量势垒降 低的因子
接触角θ越小，即衬底与薄膜的浸润性越好，则 非自发形核的能垒降低得越多，非自发形核的倾 向也越大。在层状模式时，形核势垒高度等于零。
薄膜生长过程和结构
26
在薄膜沉积的情况下，核心常出现在衬底 的某个局部位置上，如晶体缺陷、原子层形成 的台阶、杂质原子处等。这些地点或可以降低 薄膜与衬底间的界面能，或可以降低使原子发 生键合时所需的激活能。因此，薄膜形核的过 程在很大程度上取决于衬底表面能够提供的形 核位置的特性和数量。
(2)层状生长(Frank-van der Merwe)模式 当被沉积物质与衬底之间浸润性很好时，薄 膜的沉积表现为层状生长模式。 在层状生长模式下，已没有意义十分明确的 形核阶段出现。 在极端情况下，即使是沉积物的分压已低于 纯组元的平衡分压时，沉积的过程也会发生。
薄膜生长过程和结构
形成一个新相核心时，系统的自由能变化为 自由能变化ΔG取得极值的条件为dΔG/dr = 0，即
临界核心半径
形成临界核心时系统自由能变化 S越大，△G*越小。
薄膜生长过程和结构 15
形核过程的能垒
减小自身尺寸 降低自由能； 核心的生长使 自由能下降。
薄膜生长过程和结构
16
压力对n*的影响： r<r*时，不稳定的核心与气相原子或者衬底表 面的吸附原子之间存在着可逆反应jA←→Nj
10
5.2 新相的自发形核理论
新相形核过程的类型： 自发形核：整个形核过程完全是在相变自由 能的推动下进行的。 非自发形核：除了有相变自由能作推动力之 外，还有其他的因素起着帮助新相核心生成的 作用。
薄膜生长过程和结构
11
在薄膜与衬底之间浸润性较差的情况下， 薄膜的形核过程可以近似地被认为是一个自 发形核的过程。
25
薄膜生长过程和结构
非自发形核过程的临界自由能变化还可以 写成两部分之积的形式
自发形核过程的 临界自由能变化
能量势垒降 低的因子
接触角θ越小，即衬底与薄膜的浸润性越好，则 非自发形核的能垒降低得越多，非自发形核的倾 向也越大。在层状模式时，形核势垒高度等于零。
薄膜生长过程和结构
26
在薄膜沉积的情况下，核心常出现在衬底 的某个局部位置上，如晶体缺陷、原子层形成 的台阶、杂质原子处等。这些地点或可以降低 薄膜与衬底间的界面能，或可以降低使原子发 生键合时所需的激活能。因此，薄膜形核的过 程在很大程度上取决于衬底表面能够提供的形 核位置的特性和数量。
薄膜的生长过程和薄膜结构
光学器件
光学薄膜
01
光学薄膜由多层薄膜构成，用于控制光的反射、透射和偏振等
特性，广泛应用于光学仪器、摄影镜头和照明等领域。
激光器
02
薄膜在激光器中用作反射镜、输出镜和增益介质等，如染料激
光器和光纤激光器。
太阳能电池
03
薄膜在太阳能电池中用作光吸收层和电极等，如染料敏化太阳
能电池和钙钛矿太阳能电池。
等离子体增强化学气相沉积
通过引入等离子体增强反应气体活性，促进化学反应并提高沉积速 率。
液相外延（LPE）
选择性液相外延
通过控制溶液的浓度和热处理条 件，使源物质在基底表面特定区 域析出并生长形成薄膜。
横向液相外延
通过控制溶液的浓度和涂覆方式 ，使源物质在基底表面横向生长 形成薄膜。
分子束外延（MBE）
界面态
在薄膜与基底之间可能存在界面态，即电子或空穴被限制 在界面区域。界面态对薄膜的电子传输和光学性能有重要 影响。
界面结构
界面结构是指薄膜与基底之间的原子排列和相互作用方式。 不同的制备方法和工艺参数可能导致不同的界面结构，从 而影响薄膜的整体性能。
03
薄膜特性
力学性能
弹性模量
描述薄膜在受力时的刚度，反 映了材料抵抗弹性变形的能力
电阻率
衡量薄膜导电难易程度 的物理量，与电导率密
切相关。
击穿电压
描述薄膜所能承受的最 大电场强度，超过此值
会发生绝缘击穿。
光学性能
透光率
衡量光线通过薄膜的能力，与材料的吸收、 反射和散射特性有关。
光谱特性
描述薄膜在不同波长光线下的透射、反射和 吸收特性。
反射率
描述光线在薄膜表面反射的比例，影响光学 器件的性能。
薄膜的形成过程及生长方式
15
低温抑制型薄膜沉积过程的特点：
• 原子的表面扩散能力较低，其沉积的 位置就是其入射到薄膜表面时的位置;
• 决定薄膜组织的唯一因素是原子的入 射方向;
• 形成的薄膜充满了缺陷和孔洞，表面 粗糙。
16
5.3.3 高温热激活型薄膜生长
• 当沉积温度较高时，原子扩散较为充分 ，扩散就会影响薄膜的组织结构和形貌 。它可以消除孔洞的存在，使薄膜组织 状变为柱状晶形态。
因于生长过程，所以薄膜生长是最为基 本的。
4
• 5.12薄膜的生长模式
• 薄膜的生长模式可以归纳为三种： • （1）岛状模式（Volmer-Weber模
式）； • （2）层状模式（Frank-van der
Merwe）； • （3）层岛复合模式（Stranski-
Krastanov） • 三种模式的示意图5.2
• 由于原子的平均扩散距离随着温度的上 升呈指数形式增加，因此，组织形态的 转变发生在0.3Tm附近很小的温度区域
17
。
•图5.17是 二维模拟得 出的30°角 倾斜入射沉 积时，薄膜 组织随沉积 温度的变化 情况。
• 由图可以看出，随着衬底温度的上升，薄膜
中的孔洞迅速减少。
18
图5.18显示了衬底温度对薄膜表面形貌的 影响
薄膜生长过程与薄膜结构薄膜的生长模式可以分为外延式生长和非外延式生长两种生长模式
薄膜的形成过程及生长方式
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目录
• 5.1 薄膜生长过程概述 • 5.2 形核阶段 • 5.3 薄膜生长过程与薄膜结构
习题
2
5.1、薄膜生长过程概述
低温抑制型薄膜沉积过程的特点：
• 原子的表面扩散能力较低，其沉积的 位置就是其入射到薄膜表面时的位置;
• 决定薄膜组织的唯一因素是原子的入 射方向;
• 形成的薄膜充满了缺陷和孔洞，表面 粗糙。
16
5.3.3 高温热激活型薄膜生长
• 当沉积温度较高时，原子扩散较为充分 ，扩散就会影响薄膜的组织结构和形貌 。它可以消除孔洞的存在，使薄膜组织 状变为柱状晶形态。
因于生长过程，所以薄膜生长是最为基 本的。
4
• 5.12薄膜的生长模式
• 薄膜的生长模式可以归纳为三种： • （1）岛状模式（Volmer-Weber模
式）； • （2）层状模式（Frank-van der
Merwe）； • （3）层岛复合模式（Stranski-
Krastanov） • 三种模式的示意图5.2
• 由于原子的平均扩散距离随着温度的上 升呈指数形式增加，因此，组织形态的 转变发生在0.3Tm附近很小的温度区域
17
。
•图5.17是 二维模拟得 出的30°角 倾斜入射沉 积时，薄膜 组织随沉积 温度的变化 情况。
• 由图可以看出，随着衬底温度的上升，薄膜
中的孔洞迅速减少。
18
图5.18显示了衬底温度对薄膜表面形貌的 影响
薄膜生长过程与薄膜结构薄膜的生长模式可以分为外延式生长和非外延式生长两种生长模式
薄膜的形成过程及生长方式
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• 5.1 薄膜生长过程概述 • 5.2 形核阶段 • 5.3 薄膜生长过程与薄膜结构
习题
2
5.1、薄膜生长过程概述
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薄膜生长过程和结构
9
3)在层状外延生长表面是表面能比较高的晶 面时，为了降低表面能，薄膜力图将暴露的晶 面改变为低能晶面。因此薄膜在生长到一定厚 度之后，生长模式会由层状模式向岛状模式转 变。
在上述各种机制中，开始的时候层状生长的 自由能较低，但其后，岛状生长模式在能量上 变得更为有利。
薄膜生长过程和结构
10
5.2 新相的自发形核理论
新相形核过程的类型： ➢自发形核：整个形核过程完全是在相变自由 能的推动下进行的。 ➢非自发形核：除了有相变自由能作推动力之 外，还有其他的因素起着帮助新相核心生成的 作用。
薄膜生长过程和结构
11
在薄膜与衬底之间浸润性较差的情况下， 薄膜的形核过程可以近似地被认为是一个自 发形核的过程。
在一般情况下，温度上升会使得n* 减少，而降 低衬底温度一般可以获得高的薄膜形核率。
但在某些情况下，动力学因素又起着关键性的 作用：低温时化学反应的速度下降，造成薄膜形 核率反而降低。
薄膜生长过程和结构
19
获得平整、均匀薄膜的方法: 提高n*，即降低r* 。 ➢从热力学的角度考虑：
在薄膜沉积的形核阶段大幅提高气相过饱和度，以形成 核心细小、致密连续薄膜。 ➢从动力学的角度考虑：
Nj — 含有j个原子的不稳定新相核心； A — 气相中的单个原子。
上述过程的自由能变化为ΔG = Gj – jG1
Gj — 一个新相核心的自由能; G1 — 一个气相原子的自由能。
核心数量与吸附原子数量之间的平衡常数
nj — 含j个原子的核心的面密度；
n1 — 衬底表面单个原子的面密度。
薄膜生长过程和结构
17
临界核心的面密度
ΔG* — 临界核心的形核自由能； ns — 依赖于n1的常数。
n* 取决于n1和ΔG*， n1正比于气相原子的沉积通 量J或气相的压力p， ΔG*也依赖于p。因此，当气 相压力或沉积速率上升时， n* 将会迅速增加。
薄膜生长过程和结构
18
温度对n*的影响： ➢温度增加会提高新相的平衡蒸气压，并导致ΔG* 增加而形核率减小； ➢温度增加时原子的脱附几率增加。
降低衬底的温度可以抑制原子和小核心的扩散，冻结形 核后的细晶粒组织，抑制晶核的长大过程。使得沉积后的 原子固定在其初始沉积的位置上，形成特有的低温沉积组 织。
采用离子轰击的方法抑制三维岛状核心的形成，使细小 的核心来不及由扩散实现合并就被后沉积来的原子所覆盖， 以此形成晶粒细小、表面平整的薄膜。
薄膜生长过程和结构
5+薄膜的生长过程和薄膜结构
新相的形核阶段：气态的原子或分子凝聚到衬
底表面，扩散迁移形成晶核，晶核结合其他吸
附的气相原子逐渐长大形成小岛。
入射原 子束 再蒸发
反射
原子团
入射原子束
直接碰撞
临界核 临界值
稳定核 稳定值
表面扩散
核形成 核成长
薄膜生长过程和结构
2
2)在Si、GaAs等半导体材料的晶体结构中， 每个原子分别在四个方向上与另外四个原子形 成共价键。但在Si的(111)晶面外延生长GaAs时， 由于As原子有五个价电子，它不仅可提供Si晶 体表面三个近邻Si原子所要求的三个键合电子， 而且剩余的一对电子使As原子不再倾向于与其 他原子发生进一步的键合。吸附了As原子的 Si(111)表面有极低表面能，使其后As、Ga原 子的沉积模式转变为三维岛状的生长模式。
薄膜生长过程和结构
13
气相的过饱和度S=(p-pv)/pv ，则
当过饱和度为零时，ΔGv=0，没有新相的核心 形成，或者已经形成的新相核心不再长大；
当气相存在过饱和现象时，ΔGv<0，它就是新 相形核的驱动力。
薄膜生长过程和结构
14
➢新相核心形成的同时，还伴随有新的固—气相 界面的形成，它导致相应表面能的增加4πr2γ。 γ — 单位核心表面的表面能。 形成一个新相核心时，系统的自由能变化为
自由能变化ΔG取得极值的条件为dΔG/dr = 0，即
临界核心半径
形成临界核心时系统自由能变化
S越大，△G*越小。
薄膜生长过程和结构
15
形核过程的能垒
减小自身尺寸 降低自由能；
核心的生长使 自由能下降。
薄膜生长过程和结构
16
压力对n*的影响：
r<r*时，不稳定的核心与气相原子或者衬底表 面的吸附原子之间存在着可逆反应jA←→Nj
薄膜生长过程和结构
22
根据表面能之间的平衡条件，核心形状的稳 定性要求各界面能之间满足
★
即θ只取决于各界面能之间的数量关系。薄膜 与衬底的浸润性越差，即γfs越大，则θ的数值越大。
当θ>0，
为岛状生长模式；
当θ=0，
为层状生长模式。
薄膜生长过程和结构
23
dΔG/dr = 0，形核自由能ΔG取极值条件为
从过饱和气相中凝结出一个球形的新相核心的 过程：
薄膜生长过程和结构
12
➢形成新相核心时，体自由能变为 (4/3)πr3ΔGv ΔGv — 单位体积的固相在凝结过程中的相变自 由能之差。
pv、p — 凝结相的平衡蒸气压和气相的实际压力； Jv、J — 凝结相的蒸发通量和气相的沉积通量； Ω — 原子体积。
虽然非自发形核过程的核心形状与自发形核时 有所不同，但二者所对应的临界核心半径相同。
薄膜生长过程和结构
24
非自发形核过程的临界自由能变化为
非自发形核过程中ΔG随r的变化趋势也和自发行 核过程相同，在热涨落的作用下，会不断形成尺寸 不同的新相核心。半径r<r*的核心由于ΔG降低而倾 向于消失，而r>r*的核心则随自由能的下降而倾向 于长大。
薄膜生长过程和结构
25
非自发形核过程的临界自由能变化还可以 写成两部分之积的形式
自发形核过程的 临界自由能变化
能量势垒降 低的因子
接触角θ越小，即衬底与薄膜的浸润性越好，则 非自发形核的能垒降低得越多，非自发形核的倾 向也越大。在层状模式时，形核势垒高度等于零。
薄膜生长过程和结构
26
在薄膜沉积的情况下，核心常出现在衬底的 某个局部位置上，如晶体缺陷、原子层形成的 台阶、杂质原子处等。这些地点或可以降低薄 膜与衬底间的界面能，或可以降低使原子发生 键合时所需的激活能。因此，薄膜形核的过程 在很大程度上取决于衬底表面能够提供的形核 位置的特性和数量。
20
5.3 薄膜的非自发形核理论 5.3.1 非自发形核过程的热力学
薄膜生长过程和结构
21
形成一个原子团时的自由能变化为
ΔGv — 单位体积的相变自由能，它是薄膜形核的驱动力； — 气相(v)、衬底(s)与薄膜(f)三者之间的界面能；
a1、a2、a3 — 与核心形状有关的常数。 对于图示的冠状核心，