《薄膜光学与技术》期末考试试题1和答案

薄膜物理与技术（孙喜莲版）一：填空题1. 为了研究真空和实际使用方便，根据各压强范围内不同的物理特点，把真空划分为，，，四个区域。

2. 在真空条件下，分子的平均自由程可以与容器尺寸相比拟。

3. 列举三种气体传输泵，和。

4. 气体捕获泵是通过各种材料特有的将被抽气体吸除，以达到所需真空。

5. 真空计种类很多，通常按测量原理可分为和。

6. 气体的吸附现象可分为和。

7. 化学气相反应沉积的反应器的设计类型可分为，，和。

8 电镀方法只适用于在上沉积金属和合金，薄膜材料在电解液中是以的形式存在。

制备有序单分子膜的方法是。

9 不加任何电场，直接通过化学反应而实现薄膜沉积的方法叫。

10 物理气相沉积过程的三个阶段：，和。

11.在相同条件下，小平面蒸发源的中心膜厚为点蒸发源中心膜厚的倍。

12. 在反应蒸发中，蒸汽原子与活性气体之间的反应主要发生在。

13. 溅射过程中所选择的工作区域是，基板常处于区，阴极和基板之间的距离至少应是宽度的两倍。

14. 在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与和的乘积有关。

15.磁控溅射具有两大特点是和。

16.直流二极溅射依赖离子轰击阴极所发射的次级电子来维持。

17.射频电极在靶材上的效应使得气体离子对其自发的轰击和溅射。

18.在离子镀成膜过程中，同时存在和作用，只有当前者超过后者时，才能发生薄膜的沉积。

19 薄膜的形成过程一般分为：、、。

20 原子聚集理论中最小稳定核的结合能是以为最小单位不连续变化的。

21薄膜成核生长阶段的高聚集来源于：、、。

这些结论假设凝聚系数为常数，基片具有原子级别的平滑度。

22 薄膜生长的三种模式有、、。

23 在薄膜中存在的四种典型的缺陷为：、、和。

24 列举四种薄膜组分分析的方法：、、和。

25 电子衍射图案对于单晶衍射为，精细多晶为，大晶粒多晶且包含织构为。

26 红外吸收是由引起变化的分子振动产生的，而拉曼散射则是由引起变化的分子振动产生的。

由于作用的方式不同，对于具有对称中心的分子振动，不敏感，敏感；相反，对于具有反对称中心的分子振动，敏感而不敏感。

光学基础知识：1. 光（电磁波）是横波还是纵波？答案：横波2. 光程：折射率与光实际路程的乘积。

3. 菲涅耳折射定律：00011sin sin rN N θθθθ==4. 光的偏振态？线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光、部分偏振光。

5. 偏振度：自然光 → P=0 线偏光→ P ＝1 其它 0＜P ＜16. 从自然光中获得线偏振光的方法：一般有四种：A ：利用二向色性 B ：利用反射和折射 C ：利用晶体的双折射 D ：利用散射7. 二向色性：某些各向异性的晶体对不同振动方向的偏振光有不同的吸收系数的性质。

8. 利用二向色性获得偏振光的器件称为偏振片9. 当入射光的入射角等于布儒斯等角时，反射光成为线偏振光（仅有s 分量）。

10. 菲涅尔公式：关于入射波、反射波、折射波电场的振幅之间的关系。

11. 消光比：最小透射光强与两偏振器透光轴互相平行时的最大透射光强之比称为消光比，它是衡量偏振器件质量的重要参数。

12. 电矢量垂直入射面的分量称为S 分量；电矢量平行入射面的分量称为P 分量。

13. 非相干光学系统是光强的线性系统；相干光学系统是复振幅的线性系统。

非相干光波的强度满足线性迭加关系14. 波的干涉：因波的迭加而引起强度重新分布的现象，叫做波的干涉。

产生干涉的必要条件（也叫相干条件）： （1）频率相同；（2）存在相互平行的振动分量； （3）位相差稳定。

15. 电磁波在真空中的速度与在介质中的速度之比称为绝对折射率n （简称折射率）16. 尽管两种介质的分界面上，电磁场量整个的是不连续的，但在界面上没有自由电荷和面电流时，B 和D 法向分量与E 和H 的切向分量是连续的。

()()2112122sin cos sin cos p t θθθθθθ=+-()21122sin cos sin s t θθθθ=+()()1212sin sin s r θθθθ-=-+()()1212p tg r tg θθθθ--=+112200()()r r c n v εμεμεμ===12121212()0()0()0()0n B B n D D n E E n H H ⎧⋅-=⎪⋅-=⎪⎨⨯-=⎪⎪⨯-=⎩nntg B 121-=θ薄膜光学：1. 【填空】整部薄膜光学的物理依据就是光的干涉。

光学薄膜与制备技术_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在重叠多个四分之一膜系时，要把工作波长区吸收大的高反膜安排在入射光一侧。

参考答案:正确2.电磁矢量都是时间、空间的函数，所以边界条件对任意时刻、界面上任意位置都成立参考答案:正确3.对物理光学基础建立起到最初作用的是。

参考答案:杨氏双缝干涉的提出4.真空蒸发镀膜时为了制造成分复杂或多层复合薄膜，应该采用。

参考答案:多源蒸发法5.不能采用电阻加热法进行镀膜的是。

参考答案:钨膜6.下面哪一种溅射方式的靶材可以是绝缘材料。

参考答案:射频溅射7.光学薄膜就是能够产生光的干涉效应的薄膜。

参考答案:正确8.我们可以使用电子显微镜来直接观察和研究点缺陷。

参考答案:错误9.核生长型生长方式发生的主要原因是蒸发原子间的结合能大于基片原子与蒸发原子间的结合能。

参考答案:正确10.电子显微镜和理论分析表明，核生长型薄膜的生长过程分为阶段。

参考答案:小岛阶段_结合阶段_沟道阶段_连续薄膜阶段11.面缺陷常见的典型构型有。

参考答案:晶界_层错_孪晶面_表面12.下面哪一种镀膜技术称作辉光放电中的蒸发法。

参考答案:离子镀13.镀制薄膜时膜厚与下列哪些因素有关。

参考答案:蒸发源形状_基片形状_源基配置方式_蒸发源特性14.普通二极直流溅射中工作气体压强必须保持在1～10Pa范围内，如果压强低于1Pa，辉光放电就不能自持而无法溅射。

而却能在低压下进行溅射镀膜。

参考答案:三级溅射_磁控溅射15.下列属于物理气相沉积薄膜的方法有。

参考答案:溅射镀膜_真空蒸发镀膜_离子镀16.真空蒸发镀膜一般包括以下哪些过程。

参考答案:沉积过程_加热蒸发过程_源-基输运过程17.下列属于绝对真空计的是。

参考答案:U型真空计_压缩式真空计18.影响晶粒尺寸的因素有。

参考答案:薄膜厚度_基板温度_退火温度_沉积速率19.λ/4-λ/2双层减反膜系通常也称为W形膜。

参考答案:正确20.在基片上交替镀制光学厚度为四分之一波长的高、低折射率材料，就一定能满足我们对薄膜光谱特性的需要。

2012-2013学年第1学期《薄膜光学与技术》期末考试试题（B卷）参考答案及评分标准一、填空题（每空1分，共25分）1、薄膜是指附着于基底，且与基底不同质的非自持性涂层。

2、镀制单层介质薄膜时，第二次看到相同的反射色时的膜层光学厚度是第一次看到相同的反射色时膜层光学厚度的 3 倍。

3、K9玻璃上的单层MgF2膜层与单层ZrO2膜层具有相同的反射色调时，MgF2膜层的光学厚度等于（大于、小于、等于）ZrO2膜层的光学厚度。

4、在折射率为3.5的材料表面镀单层减反射膜，材料最佳的折射率为：1.8708 。

5、周期性对称膜系(pqp)s的等效折射率和基本周期/pqp 的等效折射率完全相同，其等效位相厚度等于基本周期的s倍。

6、按照材料状态不同，一般将薄膜分为固体薄膜、气体薄膜和液体薄膜三类。

7、Torr和Pa是两个常用来表示真空度的单位，它们较为准确的换算关系为：1Torr=133.3Pa 。

8、镀膜室内真空度高表明气体压强小，真空度低则气体压强大。

9、由于极值点的判读精度不高，因此常常采用过正控制、高级次监控、预镀监控片等措施来提高极值法监控精度。

10、电子枪的e型枪是指电子束出射后至坩埚表面的运动方向改变了270度。

11、请写出常用的三种金属镀膜材料：Au 、Ag 、Al 。

12、一般镀膜系统测量真空需要两个真空计：热电偶真空计和电离真空计。

13、采用光电极值法监控膜厚，监控片为K9玻璃（折射率为1.52），如果要镀制单层ZnS薄膜（折射率为2.35），监控的第一个透射率极值点应该是极大值还是极小值：极小值。

14、能够直接用来抽大气的真空泵是机械泵。

15、热蒸发技术常用的蒸发源有电阻蒸发源和电子枪。

二、判断题：先回答以下说法是否正确？然后说明理由或修改正确。

（每题4分，共20分）1、膜层的有效位相厚度表示为： ，当光波斜入射时，对于s 光和p 光而言，要分别代入修正后的折射率值进行运算。

答：错误。

《薄膜光学与技术》2014期末考试试题B-答案射率）会发生周期性的变化，且薄膜光学厚度每变化λ/4时，透射率出现一次极值（3分）。

利用光电测光方法测量正在镀制膜层的T （或R ）随膜层厚度增加过程中的极值个数，可以获得以λ/4为单位的整数厚度的膜层（2分）。

3、影响膜层厚度均匀性的主要因素有哪些？答：蒸发源发射特性，由蒸发源结构、蒸发膜料不同的发射分布特性引起（3分）；蒸发源与被镀件的相对位置；被镀件的面形（2分）。

四、 计算题（1、2题各10分，第3题20分，共40分）1、已知441n 32n 521n L H G .,.,.===，窄带滤光膜系GHLHLHLHLH2LHLHLHLHA 的峰值透射率是多少？解：根据2H 或2L 为虚设层的特点，膜系可以等效为GHLG 结构， （2分）组合导纳 5958.03.252.144.12222=⋅==G H L n n n Y （3分） 膜系中可以看出，入射介质为空气，因此反射率为%42.65958.015958.01)11(22=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+-=Y Y R （3分） 所以，膜系的透射率最终为%58.931=-=R T （2分） 说明：计算结果正确共4分。

如果没有进行分步运算，根据计算情况酌情给分。

2、石英玻璃基底上镀制高反膜G/(HL)5H/A ，若镀膜材料为ZnS 和MgF 2，求峰值反射率和中心波长处反射带的波长宽度？（中心波长500nm ；ZnS 折射率为2.15；MgF 2折射率为1.38；玻璃n g =1.46）解：组合导纳为 7582.26646.138.115.2)(101210122522=⋅===G L H G H L H n n n n n n n Y （2分） 峰值反射率 %51.98)11(2=+-=YY R （2分） 波数宽度 14.0)arcsin(2≈+-=∆LH L H n n n n g π （2分） 波长宽度 )(14014.05002/220nm g g =⋅⋅=∆≈∆λλ （2分）说明：每个步骤的公式正确各2分，4个计算结果正确共2分。

试题A卷试题答案一、填空题在离子镀膜成膜过程中,同时存在沉积和溅射作用,只有当前者超过后者时，才能发生薄膜的沉积薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状—岛状生长在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与气体的压强P 和电极距离的乘积有关。

二、解释下列概念1、气体分子的平均自由程每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程,其统计平均值:称为平均自由程，2、饱和蒸气压:在一定温度下，真空室内蒸发物质与固体或液体平衡过程中所表现出的压力。

3、凝结系数：当蒸发的气相原子入射到基体表面上，除了被弹性反射和吸附后再蒸发的原子之外，完全被基体表面所凝结的气相原子数与入射到基体表面上总气相原子数之比。

4、物理气相沉积法：物理气相沉积法(Physical vapor deposition)是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程5、溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面(靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象三、回答下列问题1、真空的概念？怎样表示真空程度，为什么说真空是薄膜制备的基础?在给定的空间内,气体的压强低于一个大气压的状态，称为真空真空度、压强、气体分子密度：单位体积中气体分子数；气体分子的平均自由程；形成一个分子层所需的时间等物理气相沉积法中的真空蒸发、溅射镀膜和离子镀等是基本的薄膜制备技术。

它们均要求沉积薄膜的空间有一定的真空度。

2、讨论工作气体压力对溅射镀膜过程的影响？在相对较低的压力下，电子的平均自由程较长,电子在阳极上消耗的几率增大，通过碰撞过程引起气体分子电离的几率较低。

同时，离子在阴极上溅射的同时发射出二次电子的几率又由于气压较低而相对较小。

这些均导致低压条件下溅射的速率很低。

在相对较低的压力下,入射到衬底表面的原子没有经过很多次碰撞，因而其能量较高，这有利于提供沉积时原子的扩散能力,提供沉积组织的致密性在相对较高的压力下，溅射出来的靶材原子甚至会被散射回靶材表面沉降下来，因而沉积到衬底的几率反而下降在相对较高的压力下，使得入射原子的能量降低，这不利于薄膜组织的致密化溅射法镀膜的沉积速率将会随着气压的变化出现一个极大值3、物理气相沉积法的共同特点？(1）需要使用固态的或者熔融态的物质作为沉积过程的源物质（2) 源物质经过物理过程而进入气相(3）需要相对较低的气体压力环境(4) 在气相中及在衬底表面并不发生化学反应5、辉光放电过程中为什么P·d太小或太大，都不容易起辉放电?如果气体压强太低或极间距离太小，二次电子在到达阳极前不能使足够的气体分子被碰撞电离，形成一定数量的离子和二次电子,会使辉光放电熄灭气体压强太高或极间距离太大，二次电子因多次碰撞而得不到加速，也不能产生辉光6、真空蒸发系统应包括那些组成部分?(1) 真空室,为蒸发过程提供必要的真空环境(2）蒸发源或蒸发加热器，放置蒸发材料并对其加热(3）基板，用于接受蒸发物质并在其表面形成固态薄膜（4）基板加热器及测温器等7、什么是等离子体？以及等离子体的分类（按电离程度）？带正电的粒子与带负电的粒子具有几乎相同的密度，整体呈电中性状态的粒子集合体按电离程度等离子体可分为部分电离及弱电离等离子体和完全电离等离子体两大类部分电离及弱电离等离子体中大部分为中性粒子，只有部分或极少量中性粒子被电离完全电离等离子体中所有中性粒子都被电离,而呈离子态、电子态8、简述化学吸附的特点?1。

中国矿业大学光学薄膜期末考试题1、下列说法正确的是（）*A.一定质量的理想气体，温度不变时，体积减小，压强增大(正确答案)B.在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强C.外界对气体做功，气体的内能一定增大D.气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大(正确答案)2、38．在日常生活中，常见的几种物态变化现象中，属于液化的是（）[单选题] *A．太阳光下晒的衣服变干B．房间窗户玻璃的内表面出现冰花C．湖面结了一层厚厚的冰D．在炎热的夏天，从冷饮柜中取出啤酒瓶，啤酒瓶变得模糊(正确答案)3、2．在探索微小粒子的历程中，科学家们用一系列高能物理实验证实了大量微小粒子的存在，下列微粒按空间尺度从大到小的顺序排列的是（）[单选题] *A．质子、夸克、原子核、电子B．原子、原子核、电子、质子C．原子、原子核、质子、电子(正确答案)D．夸克、质子、原子核、原子4、78．有体积和质量都相同的铁球、铜球和铅球各一个，已知ρ铁＝8×103kg/m3，ρ铜＝9×103kg/m3，ρ铅＝3×103kg/m3。

那么下列说法中正确的是（）[单选题] *A．可能铁球是实心的，铜球和铅球是空心的(正确答案)B．可能铜球是实心的，铁球和铅球是空心的C．可能铅球是实心的，铜球和铁球是空心的D．三个球一定都是空心的5、5．物体间不可能只有作用力，而没有反作用力．[判断题] *对(正确答案)错6、26．物理知识是从实际中来的，又要应用到实际中去，下面是小芳同学利用所学物理知识对身边的一些物理现象进行的分析和计算，正确的是（）[单选题] *A．已知空气的密度为29kg/m3，教室内空气的质量约300kg(正确答案)B．人体的密度跟水的密度差不多，那么初中生身体的体积约为5m3C．体积为100cm3的冰块，全部熔化成水后，体积仍为100cm3D．一个塑料瓶，用它装水最多能够装水5kg，用它也能装下5kg的酒精7、14．自习课上，老师能根据声音辨别出哪位同学在说话，依据的是声音的（）[单选题] *A．音调B．音色(正确答案)C．响度D．频率8、1．这一秒末的速度比前一秒初的速度小5 m/s. [判断题] *对错(正确答案)9、11．小敏学习密度后，了解到人体的密度跟水的密度差不多，从而她估测一个中学生的体积约为（）[单选题] *A．50 m3B．50 dm3(正确答案)C．50 cm3D．500 cm310、人潜水的深度不能太大，这是因为大气压随着水的深度的增加而增大[判断题] *对错(正确答案)答案解析：液体压强随着水的深度的增加而增大11、下列说法正确的是（）[单选题]A.指南针能够指南北，是由于受到地磁场的作用(正确答案)B.能够自由转动的小磁针静止时，其N极指向地理南极附近C.磁体的磁性越强，能吸引的物质种类就越多D.磁体之间的作用是通过磁场发生的，但磁场并不存在12、3．下列说法中正确的是（）[单选题] *A．原子是由原子核和核外电子构成的(正确答案)B．超导体适合制作滑动变阻器中的电阻丝C．电磁波在真空中传播的速度为3×105m/sD．银河系、太阳系、原子、原子核，是按空间尺度由小到大排序的13、5．合力的作用可以替代原来那几个力的作用，它与那几个力是等效替代关系．[判断题] *对(正确答案)错14、人推木箱没有推动，是因为人对木箱的推力小于地面对木箱的摩擦力[判断题] *对错(正确答案)答案解析：木箱没有被推动，处于静止状态，合力为零。