§2.4 影响薄膜生长和性能的一些因素
蒸发沉积薄膜的生长和结构，受到下面几个因素的影响，即：基底材料的状况、污染情况以及沉积过程的各个参数.下面简单地讨论除电性和磁性以外影响薄膜的生长和结构的几个重要因素和参数.
1. 基底材料
基底材料的原子结构形式（如单晶、多晶或无定型）会影响薄膜的原子结构形式，特别是基底的晶格常数与生长薄膜材料的晶格常数是否匹配，这对薄膜的生长有较大影响.通常在无定型基底上生长的多晶薄膜具有较弱的晶粒取向.基底的不完善结构（缺陷）也会对薄膜的成核生长有明显的影响.
基底和蒸发沉积材料原子间结合力的增强，通常使蒸发沉积原子的表面徙动性降低、初始晶核数量增多和薄膜附着力增强.这些因素影响初始生长期间各小岛的合并、大小和结构.
基底和蒸发沉积薄膜两者膨胀系数的不一致，在工作温度不同于沉积温度时，会在薄膜中产生应力.
2. 基底温度
薄膜制备前，在真空中加热基底有重要作用，它可将基底表面净化，使污染物解吸.
在薄膜生长过程中，提高基底温度可使已凝聚原子的表面徙动性增大，有可能改变薄膜的晶体结构，如从无定型结构向多晶结构转变，或从多晶结构向单晶结构转变.例如，在液氮温度下的玻璃基底上蒸积Ag薄膜是无定型结构的，而在室温下，制备较厚的Ag薄膜是多晶结构［15］.
相邻层间的原子扩散随温度的提高而增强.这种情况可使蒸发沉积期间多组分的复合薄膜变得更加均匀，但蒸发材料原子解吸的概率也随基底温度的增高而增高.
3. 污染
造成蒸发沉积薄膜污染的主要来源有：① 基底带有污染物；② 真空系统中的残余气体或蒸气；③ 蒸发源材料所释放出的气体；④ 加热器材料释放出的污染物.
污染的不良后果是蒸发沉积薄膜失去理想的原子结构和性能.基底上一些污染（如手印）需要用化学试剂进行清洗.基底的污染现象五花八门，针对不同的污染要采用不同的清洗方法.
尽管进行严格的净化处理，基底表面还是可能有污染物，这是因为在真空系统外部完成的净化处理不能消除基底表面的吸附气体，吸附分子层需要在超高真空中除去.大多数污染物，包括吸附气体在内，其解吸速率在室温下都是很缓慢的，所以有必要在制备蒸发沉积薄膜前将基底加热到200～400 ℃，以有效地除去污染物.
蒸发源材料在真空中会释放出气体，这些气体一般在蒸发温度或接近此温度时就能大量迅速地释放出来.金属材料中包含的气体（1 atm[2]，25 ℃）主要是CO，N2，CO2，H2，有时还有O2.对这些金属蒸发源材料的主要除气方法，是在制备薄膜前，用挡板挡住蒸发沉积基底，预蒸发一小部分源材料使其放气.
4. 蒸积速率
蒸积速率影响薄膜成核时所达到的过饱和度，对成核取向有影响.在蒸发沉积薄膜开始阶段用较高的蒸积速率，容易提高成核的过饱和度与成核密度.
以不同蒸积速率获得的薄膜，其光学性能可能会有差异.例如，Ag薄膜的光透过率与薄膜厚度的关系曲线会因蒸积速率的不同而有较大差别［19］，如图 2-19所示.
图2-19 Ag薄膜的光透过率与薄膜厚度关系曲线
Ag的蒸积速率高，薄膜厚度形成速率也高，当后者达到50 nm/min时，在入射光波长为480 nm的情况下，图中的曲线Ⅰ出现了峰和谷.而当蒸积速率较低，薄膜厚度形成的速率只有0.5 nm/min时，在入射光波长为480 nm的情况下，曲线Ⅱ是单调变化的.
5. 被蒸发原子到达基底的入射角
入射角是指介于基底表面的法线和蒸发原子入射方向之间的夹角.它的大小对形成蒸发沉积薄膜的结构有影响，外来原子在基底表面的徙动方向和速率也受其影响.当原子垂直入射基底时，有可能形成较粗的结构，入射的原子向着源的方向呈柱状生长［20］.
6. 到达基底原子的动能
热蒸发沉积时，被蒸发的原子能量遵从麦克斯韦（Maxwell）分布.若蒸发源的等效温度是1500 K，则典型的能量峰值是0.2 eV.溅射沉积时，被溅射原子能量分布的峰值在4 eV左右.大能量的原子容易促使所形成的薄膜与基底的结合，它会影响薄膜原子结构.另一方面，到达基底的原子动能大，可使原子在基底表面的徙动增加，从而促进了粒子生长速率，也加速了粒子间的结合，但这样形成的薄膜往往会有缺陷，需经退火热处理才能得到理想的结构.