2-1 電腦模型理論探討
Muller[1,2]與 Dirks 和 Leamy[10]利用較低的原子遷移率改進 Henderson 等人[3]的對薄膜生長的電腦模型模擬，是以 2D 的方法進 行模擬。此模擬方式是假設一原子進行直線運動，並以α的角度入射 到薄膜基板。並且在入射原子撞擊基板的瞬間會產生鬆弛現象，會沉 積在最鄰近的孔隙內，且此孔隙是由至少兩個原子所組成的，會產生 六方晶體的 2D 模型。
本文所使用的 2D 模型，可以用來表示 3D 晶格結構中的一個面向。
而原子入射與沉積的方向如圖 1-1 所示，共有 1-5 個位置。
圖 2- 1 原子沉積捕捉長度與可能沉積位置
(a) 晶格上兩個原子間的捕捉長度。P1-P5 為不同晶格點的鬆弛可能性(即點 1-5)。(b) 垂直氣相沉積的捕捉長度與可能沉積位置。(c) 斜向氣相沉積的捕捉 長度與可能沉積位置。
為了證實本文所假設的鬆弛理論模型是可行的，如圖 1-1 所示，
假設有一個 45 度的沉積線。假如初始的沉積位置在沉積線的上方，
則鬆弛現象會發生在沉積線上方的某個位置點，如果初始的沉積是在 沉積線的下方，那麼鬆弛則會發生在線下方的某一點。而圖 1-1 所見
的黃點，為平衡點，共有 1-5 個位置，而這五個點也分別代表著個別
透過波茲曼的統計，原子能會大於隨機熱能(E)的可能性為[11]。 關，而實驗結果則是參照文獻上 Neumann 和 Hirschwald 所研究的成 果(只在T < 0.5 Ts m有效)[1,14]，亦可表示為下式。
m 12
2-2 自我遮蔽效應(self-shadowing effect)[16]
薄膜製成技術可分為正向沈積與斜向沈積技術，經正向沈積的製
本文所要探討的主題之一。
圖 2- 3 沉積角度和柱狀傾斜角度關係示意圖
2-3 表面擴散[19]
表面擴散是原子、分子以及固態原子團常見的運動過程。此過程 通常都被視為是粒子在表面間相鄰吸附原子間的跳躍現象，如圖 2-4。正如塊狀擴散過程，通常會隨著溫度的增加而提升擴散速率。
且跳躍過程已經不僅僅只有相鄰最近兩原子間的跳躍，也包含了與次 鄰近原子之間的跳躍。表面擴散速率與其機制都會受到眾多因素的影 響，包含了基板表面顆粒鍵結強度、表面晶格的位置、基板表面與化 學能梯度間的吸引力以及排斥力。
圖 2- 4 原子表面擴散示意圖
2-4 結構區域模型(Structure Zone Model)
結構區域模型(Structure Zone Model，SZM)如圖 2-5 所示。此模 型為 Thornton 於 1974 年發表的濺鍍膜的結構模型[20]，此模型不僅 適用於濺鍍亦適用於熱蒸鍍。可以從圖 2-5 中得知，X 軸為基板溫度 對上蒸鍍材質熔點的比值，Y 軸為氬氣之氣壓，由圖可知當基板溫度 與蒸鍍物熔點溫度比值越來越高時，結構會慢慢從鬆散的多孔錐形晶 體結構、稠密的纖維狀顆粒結構、柱狀晶體，變為最緻密的再結晶晶 粒結構。而它們分別代表了區域 I(ZONE I)、過渡帶(ZONE T)、區域
II(ZONE II)與區域三(ZONE III)。由圖可以區域 I 的比值約為 0 至 0.1，過渡區為 0.1 至 0.32 而區域 II 和 III 分別為 0.32 至 0.5 與 0.5 至 1.0。
仔細觀察也可以發現，在同樣的基板溫度與蒸鍍物熔點溫度比例 下，氬氣氣壓越高時結構會越鬆散，這個原因是因為，當氬氣氣壓越 高時，薄膜表面越容易包覆氣體分子，因此其結構會越粗且鬆散，隨 著溫度升高才能將薄膜內的氣體排除使結構變得緻密。
圖 2- 5 氣壓與溫度對薄膜長成之模型
而 Ritter[21]文獻中，也有將會影響鍍膜膜質的參數列出如表 2-1 所示。表中的輝光效應為用來清潔基板之用。其中○表示可能有 關係、◎表示有關係、●表示可能很有關係、空白為沒關係者。
表 2- 1 鍍膜參數對膜質的影響