真空技术书籍,第二版

8.3 空气分子污染(AMC)的性质

在大气压和环境温度下,约含有 1015 个原子/cm2 的固体表 面每秒每平方厘米接收 1023 [37] 的外来气体分子和原子。这 意味着,在纳秒内,该表面将会覆盖上一些气体分子层。 分 子粘着在表面的概率在很大程度上取决于其性质和该表面的 性质与形貌。 但是即使在 ppbv 范围(体积的十亿分之几,即 10-9) )内的微量反应副产物,其以 1014 s-1 cm-2 的速率撞击 表面,如果粘着系数高的话, 也将会在几秒内覆盖表面。

空气分子可以是极性或非极性的。在非极性分子中,电荷对 称分布, 正电荷和负电荷的中心重合。这方面的例子有氮气 N2 或 CO2 这些分子通过弱范德华力保持在固体表面 上,具有范围通常在热能量 RT ≈ 2.5 kJ/mol 和约 20 · RT之间的结合能。极性分子,电荷不对称分布,造成永久性偶 极动量。在极性分子的例子中有水 H2O 和用于半导体蚀刻工 艺的无机酸,如 HF 和 HCl。极性分子的结合能量较高,例 如,对于 Si(100) 表面上的 H2O 大约为 138 kJ/ 这些分 子可能与表面发生化学反应,形成进一步反应的核心。

空气中极性和非极性分子

图 8.6: 空气中极性和非极性分子

表面上的气体固体相互作用

图 8.7: 表面上的气体固体相互作用

表面位置

图 8.8: 表面位置