薄膜技术基础
6薄膜基础
6.3 薄膜导体
6.3.1导体材料和特性 第四章讲过
6.4 薄膜电阻
6.4.1 电阻特性
接触电阻：流经两个固体材料之间的电流路径呈现的阻值。
两个导体间，一个半导体+一个导体，一个导体+一个绝缘体
形成高接触电阻原因：
1.两个相连固体总接触面间不均匀的表面接触； 2.两个互相接触的固体间的电势不同。
接触电阻组成：一部分：接触界面下面的电流必须流过的
薄膜的电阻；另一部分：因电阻表面和金属焊盘接触界面 间形成合金混合物或化合物引起的界面电阻。
• 稳定性：通常将电阻在高温下（100-150℃）以额定电
压满载加电1000-2000h，然后测量其阻抗的百分比变化。
• 可靠性：某物品在规定条件下和规定时间内实现所要求
④ 薄膜敏感元件与固态传感器 薄膜可燃气体传感器、薄膜氧敏传感器、薄膜应 变电阻与压力传感器、薄膜热敏电阻和薄膜离子敏传 感器等。
Hale Waihona Puke Baidu
Thin Film Pressure Sensor
⑥ 薄膜太阳能电池 非晶硅、CuInSe2和CdSe薄膜太阳电池。
Copper-indium-diselenide (CuInSe2, or CIS)
卷绕 编带
压扁 成品 包封
测试 成品编带
6.6 薄膜电感
• 与薄膜电感相关的重要因素是它的尺寸应 尽可能小并且具有低成本片式电感所有的 电特性。
薄膜基础
薄膜形成各阶段示意图
薄膜的结构和缺陷
薄膜的“反常结构”
• 非晶态结构 非晶薄膜原子排列没有如单晶、多晶 及微晶的长程有序性，但在一定的小 范围还是有序的，即短程有序。 • 亚稳态结构 薄膜的结构与相图不符的称亚稳态结 构，其拥有较高的内能。 • 薄膜中的织构 织构即纤维织构，指薄膜中的晶粒择 优取向的现象。
薄膜中的缺陷
• 点缺陷 空位：基片温度越低，空位密度越大 杂质原子：多数由环境气氛混入薄膜 • 位错 两小岛相遇或空位聚集形成位错 薄膜与基片由于晶格常数失配产生位错 • 晶界
薄膜晶粒细小，晶界面积很大；在高速 沉积速率下，形成晶界缺陷
薄膜的力学性能及检测
内应力
内应力及残余应力
•生长应力（内禀应力） •外禀应力（外部诱导应力） 著名的Stoney公式表达如下：
连续载荷下得出载荷-位移曲线
• 薄膜硬度的间接测量法
建立面积、体积、能量等效模型
膜厚影响薄膜的各种性能 和用途。为提高耐磨性要求膜厚 些，但膜厚会降低结合强度；因 为膜表面不平整，所以膜厚具有 统计概念。 • 球痕法 • 轮廓仪法 • 光干涉法
THANK YOU
基体的表面状态 基体温度
用内插法在分级的固定载荷下进行压入实验，求
开始剥落的临界载荷Pc 3.接触疲劳法
用几除疲劳Δτ-N曲线测定界面疲劳强度
薄膜硬度及厚度的测定
3薄膜的制备1薄膜基础资料
Lc 4 / dc 322 3 /
成核率（单位时间单位气相体积内成核数）和获
得成核功的概率成正比、即和 expdc / kT 成正比
同层异向状相外+外岛延延状（（生AA原长原子模子在式在A发B衬生衬底在底上A上外B外键延延能））大最A于稳BA键定A能的键大生能于长，A模A 式但的键 好是是约能，单层束时薄层状被逐 膜生生 拉层 一长长 长生 般后 或长 是，被有单压A利晶原缩，或子继衬和层续底衬横二晶底向维格有键生与确长长薄定由时膜 取于应晶 向受变格 关到能匹 系衬显配 ；底著良 加AA大键，能不显得著不大转于为A三B维键岛能状时生，长岛。状生长有利。衬底 晶格与薄膜晶格很不匹配时，薄膜是多晶的，和衬 底无取向关系。
材料 物理 制备 基础
一、薄膜基础知识
二、薄膜的物理气相沉积
1、薄膜的蒸镀法 2、脉冲激光沉积法
3、薄膜的溅射沉积
三、薄膜的化学气相沉积
第四讲 薄膜的制备
一、薄膜基础知识
1、薄膜的特征
1）制作方法：由液相、气相（原子、分子、离子）在衬底 上凝结而成。
2）尺度：从单层原子（0.3~4nm)到数10m厚度的平板状
物质。
超薄膜
100pm
10nm
1m
100
1nm
100nm
10
《薄膜技术及应用》课件
4
新能源领域
薄膜技术在新能源领域将应用于电池、先进光伏材料等，加快新能源技术发展。
薄膜技术的发展现状
年份 2015 2020
发表论文数量（篇） 27933 53717
研究机构数量 3756 6443
1 以上数据
来源：Web of Science数据库，包括了国外优 秀期刊的论文数据，反映了薄膜技术在世界 范围内的发展状况。
应用价值
薄膜技术已经广泛应用于光电子、信息技术、太阳 能、新能源、生物医学等领域。
薄膜技术的分类
磁性材料薄膜技术
磁性材料薄膜技术主要应用于光信息存储材料、 记录材料、传感器等。
金属材料薄膜技术
金属材料薄膜技术主要应用为电阻器、电容器、 电化学传感器、防腐材料等。
半导体薄膜技术
半导体薄膜技术应用于太阳能电池、TFT-LCD、 半导体激光等。
生物医学行业
薄膜技术的应用领域还包括药物 缓释器、手术器械、假肢、人工 器官等。
薄膜技术未来展望
1
智慧医疗
薄膜技术将应用于医学成像、医学检测、医学诊断等领域，为智慧医疗提供支撑。
2
人工智能
薄膜技术和人工智能进行结合，在智能芯片、智能器件等方面有广泛应用。
3
生物医学领域
薄膜技术在生物医学领域的应用将更加精细化，如新型别导管、生物敷料、细胞培养基等。
光学薄膜基础理论
上述结果用矩阵表示：
k
Ea
cos1
i
sin
1
1
k
Eb
Ha i1 sin1 cos1 Hb
在知道界面a处Ea和Ha后，利用上堂课的方法可求 出反射率，仿造导纳的定义公式，定义膜系的导
纳Y为：
Y Ha k Ea
这时的问题就可以当作求光纳为 0 的入射媒质和光纳为Y膜 系之间单一界面的问题。
为膜层的特征矩阵，由膜层参数唯一确定。
矩阵
M
cos
i
sin
负向行进的波位相因子应乘以ei
单层膜的反射
在膜层内E和H在边界a上的值为：
E1a
E1bei ,即k
E1a
1 2
Hb
1
k
Eb ei
E1a
E1bei ,即k E1a
1 2
Hb
1
k
Eb ei
H1a
H1bei
1k E1a
1
2
Hb
1
k Eb ei
H1a
H1bei
1k E1a
1
2
Hb
10
0 1
Y 2
当膜层的光学厚度为λ/4时
r 1 Y 1 2 1 Y 1 2
cos
i1 sin Y 12
2
i
sin 1
薄膜物理与技术
电学性能表征
要点一
总结词
测量薄膜的电学性质，如导电性、绝缘性、介质损耗等。
要点二
详细描述
电学性能表征是评估薄膜在电学领域应用效果的关键手段 ，主要测试薄膜的电导率、电阻率、介电常数和介质损耗 等参数。这些性能参数对于薄膜在电子器件、集成电路和 电力传输等领域的应用具有重要影响。
其他性能表征
总结词
涉及其他非主要性能的表征，如化学稳定性、热稳定性等。
详细描述
除了光学、力学和电学性能表征外，还有其他一些非主要性能的表征方法，如化学稳定 性表征和热稳定性表征等。这些性能参数对于评估薄膜在不同环境条件下的稳定性和耐 久性具有重要意义，尤其在化学反应容器制造和高温环境应用等领域中具有重要价值。
05
薄膜技术前沿与展望
详细描述
有机薄膜材料如聚乙烯、聚丙烯等具有良好的柔韧性和可塑性，能够适应各种复杂形状的表面。在生物医学领域， 有机薄膜可用于制造医疗器械和生物传感器。此外，有机薄膜还可用于制造柔性显示器件和电子纸等新型电子产 品。
04
薄膜性能表征与检测
光学性能表征
总结词
描述薄膜的光学性质，如透射、反射、吸收等。
离子镀
将气体在电场的作用下离化，形成离子束或等离子体，然后轰击材 料表面，使其原子或分子沉积在基底表面形成薄膜。
化学气相沉积（CVD）
常压化学气相沉积（APCVD）
ITO薄膜基础必学知识点
ITO薄膜基础必学知识点
以下是ITO薄膜基础必学的知识点：
1. ITO膜的组成：ITO（Indium Tin Oxide）薄膜由铟、锡和氧组成。
2. ITO膜的制备：常用的制备方法有磁控溅射法、电弧离子镀法、溶
胶-凝胶法等。
3. ITO薄膜的特性：ITO薄膜具有良好的透明性、导电性和光学性能。
4. ITO薄膜的透明性：ITO薄膜在可见光范围内具有较高的透过率。
5. ITO薄膜的导电性：ITO薄膜的导电性主要来自于氧化铟和氧化锡
中的自由电子。
6. ITO薄膜的光学性能：ITO薄膜具有较高的折射率和较低的反射率，可用于制备具有抗反射性能的光学器件。
7. ITO薄膜的应用：ITO薄膜广泛应用于平板显示器、太阳能电池、
触摸屏、EMI屏蔽等领域。
8. ITO薄膜的缺点：ITO薄膜存在溶解性、机械性能差和成本较高等
缺点。
9. ITO薄膜的改性：为了克服ITO薄膜的缺点，可以通过掺杂其他金
属或合金、表面镀膜等方法来改善其性能。
10. ITO薄膜的未来发展：随着电子产品对透明导电膜需求的增加，ITO薄膜的研究和应用将持续发展进步。
薄膜光学与薄膜技术_第01篇-01-薄膜光学的理论基础
jk?r
（1-32）
式中k 称为波传播矢量，简称波矢量。假设
E%0 = E0e jj e
（1-33）
则有
H%0 =
宏观上讲，光的电磁理论全面揭示了光 的主要性质，不仅适合各向同性介质，也适 合各向异性介质；不仅适用于均匀介质，也 适合非均匀介质；不仅适合吸收介质，也适
薄膜光学与薄膜技术基础
合导电体。麦克斯韦方程是描述一切宏观电 磁现象的普遍规律，因而，薄膜光学中描述 光传播特性的光波动方程可以由麦克斯韦方 程导出。
(1-1)
薄膜光学与薄膜技术基础
在无源区域，介质介电常数为 ，且介
质的电导率 0 ，则时谐形式的麦克斯韦方 程为
H
j c E
E jB
B 0
D 0
(1-2)
式中
%ec = e-
js w
(1-3)
为介质的等效复介电常数。
薄膜光学与薄膜技术基础
e为常数，介质电导率为 ，由麦克斯韦方程 式（1-2）第一式两边取旋度，并将式（1-2） 中的第二式代入，得到
H 2c0H
利用矢量恒等式
H H 2H
且 炎 H%= 0 ，有
（1-20） （1-21）
2H kc2H 0
（1-22）
同理可得
2E kc2E 0
半导体薄膜技术基础
半导体薄膜技术基础
半导体薄膜技术是一种重要的技术，它可以制造出非常薄的半导体材料，这些材料可以用于制造各种电子设备，如智能手机、平板电脑、电视机等。半导体薄膜技术的发展，对于电子行业的发展起到了重要的推动作用。
半导体薄膜技术的基础是薄膜沉积技术，它是一种将材料沉积在基板上的技术。这种技术可以制造出非常薄的材料，其厚度通常在几纳米到几微米之间。半导体薄膜技术的发展，使得半导体材料的制造变得更加精细和高效。
半导体薄膜技术的应用非常广泛，它可以用于制造各种电子设备。例如，智能手机中的显示屏就是由半导体薄膜技术制造的。这种技术可以制造出非常薄的显示屏，其厚度只有几微米，同时还可以实现高分辨率和高亮度的显示效果。
除了智能手机，半导体薄膜技术还可以用于制造平板电脑、电视机等电子设备。这些设备都需要非常薄的显示屏，同时还需要高分辨率和高亮度的显示效果。半导体薄膜技术可以满足这些要求，因此在电子设备制造中得到了广泛的应用。
半导体薄膜技术是一种非常重要的技术，它可以制造出非常薄的半导体材料，这些材料可以用于制造各种电子设备。随着电子行业的不断发展，半导体薄膜技术的应用也将越来越广泛。
薄膜材料与薄膜技术
薄膜材料与薄膜技术
薄膜材料是一种在工业生产和科研领域中应用广泛的材料，其主要特点是具有较薄的厚度和柔软的性质。薄膜材料可以用于制造各种产品，如光学薄膜、电子薄膜、包装薄膜等。在现代工业中，薄膜技术的应用越来越广泛，对于提高产品性能、降低生产成本、改善产品外观等方面起着重要作用。
薄膜材料通常是通过化学合成或物理制备的方式制备而成，其厚度通常在几纳米到几微米之间。薄膜材料的种类繁多，可以根据不同的用途选择不同的材料。例如，聚合物薄膜具有良好的柔软性和透明性，常用于包装材料和电子显示屏；金属薄膜具有良好的导电性和导热性，常用于制造导电膜和热散热材料；氧化物薄膜具有良好的光学性能，常用于制造光学镜片和滤光片等。
薄膜技术是一种通过将薄膜材料沉积到基材表面上，形成薄膜层的工艺技术。薄膜技术主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、溅射沉积、离子束沉积等多种方法。这些方法能够控制薄膜的厚度、成分、结构和性能，从而实现对薄膜材料的精确调控。
薄膜技术在各个领域都有着重要的应用。在光学领域，薄膜技术可以制备具有特定光学性能的光学薄膜，如反射膜、透射膜等，用于制造光学器件和光学元件。在电子领域，薄膜技术可以制备导电膜、绝缘膜等，用于制造电子元件和电子产品。在包装领域，薄膜技术
可以制备具有良好的防潮性能和耐磨性能的包装薄膜，用于包装食品、药品等产品。
薄膜材料与薄膜技术的发展促进了各个领域的进步和创新。随着科技的不断发展，薄膜材料和薄膜技术将会更加完善和成熟，为人类社会带来更多的便利和福祉。希望未来能够有更多的科研人员和工程师投入到薄膜材料与薄膜技术的研究和应用中，共同推动这一领域的发展。
《薄膜技术》PPT课件
SiCl4〔气〕+Si〔固〕 2SiCl2〔气〕
– 2〕生长速率与外延温度的关系
kS kS0 exp(Ea / kT)
DG DG0(T /T0)a
hG DG /N
– 对于SiCl4,Ea~1.9eV SiH4,Ea~ 1.6eV
DG0：0.1~1cm2s-1 a：1.75~2
By-products
8) By-product removal
Exhaust
5) Precursor diffusion
into substrate
6) Surface reactions Continuous film
Substrate Electrode
– 又如：xAlCH3〕3+〔1-x〕Ga〔CH3〕
3+AsH3= GaAs+3CH4
– 特点：低温分解〔 <500°C〕、生长速率易于 控制、杂质易于控制、生产效率远高于MBE
– 3> SOI <Silicon on Insulators>
– *SOS 〔Silicon on Sapphire>
• 1〕汽相外延 难点：As压与生长速率的控制〔缺陷〕
– 2〕液相外延 〔LPE〕 特点：杂质均匀、缺陷少,表面质量
差、厚度不易控制
• 8.4 异质结问题
薄膜技术重点
薄 膜 技 术 复 习
1t E 1n D 1n B 1t H 1不带电的无限均匀介质0∇=⎧⎪∇⎪⎪⎨⎪
⎪⎪
⎩
D t ωλ-⎪⎥⎭⎦00S r
()(1)
N +
+⎧=⨯H S E
T
类型：吸收型、薄膜干涉型、吸收与干涉组合型。
4 P37
P50
金属膜
玻璃
正确不正确
10.
11.12.
1.
2.
3.
不影响高反射带宽度，4.
5.(1) (2) (3)
()10B A T kT
-
2
2k π ⎪⎝⎭ 4 P105
、8
9
3 P119
核表面和界面的总自由能变化为
塑料薄膜基本知识
塑料薄膜基本知识
塑料薄膜基本知识
塑料薄膜是一种常用的包装材料，它具有轻巧、耐磨、防水等优良特性，广泛应用于食品、医药、日化等行业。本文将就塑料薄膜的基本知识进行详细介绍。
一、塑料薄膜的分类
1.按用途分类：
按用途，可分为食品包装用膜、工业包装用膜、医用包装用膜、农用包装用膜、建筑保护用膜等。
2.按材质分类：
按材质，可分为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜、聚乙烯醇膜等。
3.按生产方式分类：
按生产方式，可分为吹塑薄膜、挤塑薄膜、复合薄膜等。
二、塑料薄膜的性能指标
1.外观质量：包括透明度、平整度、无色点、无瑕疵等。
2.物理机械性能：包括强度、拉伸率、撕裂强度、抗刺破性、热封性等。
3.化学性质：包括抗氧化性、抗紫外线、抗静电、耐久性等。
4.安全卫生性能：包括无毒无味、无异味、不污染食品
等。
三、塑料薄膜的应用
1.食品包装：塑料薄膜广泛应用于食品包装领域，如薯片
包装、豆制品包装、肉类包装等。
2.药品包装：医用包装薄膜用于制备药瓶、药盒，具有耐
高温、耐化学药品腐蚀等优点。
3.日化用品包装：洗发水、沐浴露等日化用品多采用塑料
薄膜包装，具有防水、易清洗等特点。
4.文化用品包装：如书籍、音像制品等包装，以透明塑料
膜为主，具有纸张包装难以达到的防水性能。
5.基础设施建设：塑料薄膜具有隔水、防水、隔离、防草
等保护作用，应用于地基防渗、塑料温室大棚、水池防渗等领域。
四、塑料薄膜的环保问题
随着环境保护意识的增强，塑料薄膜的环保问题也日益受到关注。塑料薄膜在制造、使用和处理的过程中都有可能造成环境污染。因此，产业协会和政府相关部门应引导生产企业加强环保意识，推广生产环保型塑料薄膜，并加强塑料薄膜回收、利用。
半导体薄膜技术基础
半导体薄膜技术基础
半导体薄膜技术基础
半导体薄膜技术是一种制造半导体器件的重要技术，它是通过在半导
体表面上制备一层薄膜来改变半导体的电学、光学、磁学等性质，从
而实现半导体器件的制造。半导体薄膜技术的基础是化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。
化学气相沉积是一种将气态前驱体在半导体表面上化学反应形成薄膜
的技术。它的优点是可以制备高质量、均匀、厚度可控的薄膜，适用
于制造大面积的薄膜。化学气相沉积的过程包括前驱体的输送、分解
和反应三个步骤。前驱体的输送通常采用气体输送或液体输送的方式，分解和反应则需要在高温下进行。化学气相沉积的应用范围非常广泛，包括制造晶体管、太阳能电池、LED等。
物理气相沉积是一种将固态材料在真空环境下蒸发或溅射到半导体表
面上形成薄膜的技术。它的优点是可以制备高质量、高纯度、低缺陷
的薄膜，适用于制造高精度、高性能的器件。物理气相沉积的过程包
括蒸发或溅射源的制备、真空环境的维持和薄膜的沉积三个步骤。物
理气相沉积的应用范围也非常广泛，包括制造集成电路、磁存储器、
传感器等。
除了CVD和PVD，还有其他一些半导体薄膜技术，如分子束外延（MBE）、溶液法、电化学沉积等。这些技术各有优缺点，可以根据具体的应用需求选择合适的技术。
总的来说，半导体薄膜技术是半导体器件制造中不可或缺的一环，它的发展推动了半导体技术的进步和应用的广泛。未来，随着半导体器件的不断发展和应用领域的不断拓展，半导体薄膜技术也将不断创新和发展，为人类带来更多的科技进步和便利。
薄膜的制备1薄膜基础
根据应用领域，薄膜 可以分为光学薄膜、 电子薄膜、能源薄膜 等。
根据材料组成，薄膜 可以分为金属薄膜、 半导体薄膜、绝缘体 薄膜等。
02 薄膜的制备方法
物理气相沉积(PVD)
01
02
03
真空蒸发沉积
利用加热蒸发材料，使其 原子或分子从固态表面升 华进入气相，然后在基底 表面凝结形成薄膜。
溅射沉积
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微电子领域
微电子领域是薄膜应用的重要领域之一，薄膜材料在集成电路、微电子器件、太阳 能电池等方面具有广泛的应用。
在集成电路制造中，薄膜材料被用于制作导电层、绝缘层和介质层等，对提高集成 电路的性能和可靠性起着至关重要的作用。
在太阳能电池中，薄膜材料能够吸收太阳光并转换为电能，具有高效、轻便和可弯 曲等优点。
多层结构薄膜
利用多层结构设计和制备技术，实现薄膜的多功 能集成，提高百度文库综合性能。
环境友好型制备方法的探索
绿色化学方法
开发环境友好的化学反应和溶剂，减少对环境的污染和资源消耗。
物理沉积技术
利用物理沉积技术如真空蒸镀、溅射镀等，实现无污染、低能耗的 薄膜制备。
生物可降解材料
研究可生物降解的薄膜材料，降低塑料污染，促进可持续发展。
电学性能
热学性能
包括薄膜的透射率、反 射率、吸收率等，用于 研究薄膜的光学性质。
薄膜技术物理基础
偏 离 量 在 a0 的 0.1%量 级 ，回 复力正比于偏 离量。 原子间互作用势 函数曲线 25 原子间作用力 作用力方向
⎡ 1 ⎛ a0 ⎞ p 1 ⎛ a0 ⎞ q ⎤ pq φ (r ) = εb ⎢ ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ ⎥ p−q ⎢ p⎝ r ⎠ q⎝ r ⎠ ⎥ ⎦ ⎣
势能极小 依赖于势能曲线形状
15
文献报道会注明是对清洁表面或吸附表面的研究，通常有吸附 元素的是吸附表面。
晶体硅表面的主要研究结果： Si (100)清洁表面 制备： Si (100)不是Si的自然解理面。 Ar+轰击，再高温退火(10000C)，得到Si（100）清洁表面 再构: 最常见的是(2×1)再构，各种制备条件，最稳定的。 比较认可的再构模型：二聚体模型
8
r v v T = na + mb
基矢 原胞
平面 晶系 斜角 矩形 正方 六角
点阵类型
点群
惯用晶胞
平面群
平行四边形 P1, P2 a ≠ b, γ ≠ 900 简单矩形 P M,2mm 矩形a ≠ b， Pm, Pg , Cm P2mm, C心矩形 C P2mg, P2gg, C2mm, γ=900 正方点阵 P 4, 4mm 正方形 P4,P4mm, P4mg a=b, γ=900 六角点阵P 3,3m, 1200菱形a=b , P3,P3m,P31m,P6, 0 P6mm 6, 6mm γ=120
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（二）制备工艺
1金属薄膜的制备
直流电源
1) 从实物或大块试样上切割厚度 为0.3-0.5mm厚的薄片。主要 方法有：电火花线切割法和金 刚石切割机切片法。
2) 样品薄片的预先减薄。机械法 和化学法
试样
薄片
3) 最终减薄。
目前效率最高和操作最简便 的方法是双喷电解抛光法
往复运动
电火花线切割示意图
2.样品薄片的预先减薄
* 明场像： ①晶体中(hkl)与入射e束成θ, 符合Bragg方程 发生衍射ID。 ID ②衍射束与透射束聚焦在ob后焦面上 。 I0-ID 操作 ： 利用衬度光栏挡去 ID ，仅让I0-ID透射束成像 I0 I D I D 只有少数晶粒符合Bragg――呈暗像； 多数晶粒不符合Bragg――呈不同亮度 。
3、生物样品和高分子样品的制备
设备：
切片机
样品：
切片样品
生物样品的染色
三. 成像衬度 TEM衬度像： ①散射衬度：透过试样不同部位时， 散射与透射强度组成比例不同引起 的反差 。
透 射 部 分 过 光 栏 透过试样 e B 束 散 射 部 分 被 光 栏 挡 去
②衍射衬度：透过试样不同部位时， 衍射与透射强度组成比例不同引起的 反差。
波函数推导：
晶体缺陷衬度 i i 理 想 晶 体： g e
g
i
柱体
非理想晶体：
g
g
柱体
e
i ( )
2g hkl R
由于晶体内存在缺陷而引入的附加位相角造成有缺陷区 和无缺陷区各自代表的两个晶体底部衍射波振幅的差别， 由此产生晶体缺陷引起的衍射衬度。
衍射线强度 入射线强度
衍射方向上的电子束， 这个周期距离称为消光距离d。 AlN陶瓷的TEM显微像
2）等厚条纹
周期：tg=1/s 等厚条纹的 形成原理：Βιβλιοθήκη Baidu
等厚条纹举例：
2）等倾条纹
产生原理：
***条纹像： ②等倾干涉条纹： 试样弯曲(受热或其他，薄片翘曲） 强
度
入射电子束
弯曲各部晶面与入射电子束θ不同， 符合Bragg条件不同， 衍射情况不同所出现的干涉条纹。
4.衍衬成像的消光
四、衍衬运动学基本假设
1、基本假设
1）双光束近似
2）柱体近似
2、理想晶体的衍射强度和 等厚条纹等倾条纹
1）理想晶体的衍射强度
***条纹像： ①等厚条纹:厚度不同引起(孔洞、边缘) 试样不同深度处对入射电子束 d 形成入射，衍射线强度交替变化。 强 ID高，可再次衍射。 度 试样的厚度足以使电子束反复散射 d` 形成两股相互交叉在入射、
晶体薄膜衍衬成像分析
内
容
材料薄膜的制备 薄晶体衍称成像原理 消光现象 衍衬运动学简介 薄膜组织观察
一、材 料 薄 膜 样品的 制 备
（一）薄膜样品的基本要求 1.薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同，在制 备过程中，这些组织结构不发生变化。
2.样品相对于电子束而言必须有足够的“透明度”。 3.薄膜样品应有一定强度和刚度， 4.在样品制备过程中不允许表面产生氧化和腐蚀。
称度：
I I A I B I hkl ( )B I IA I0
概念：由于样品中不同晶体(或同一种晶体不同部 位)衍射条件不同而造成的衬度差别，称为衍衬称 度。
** 暗场像：
(1)倾斜电子束的方法。 (2)移动衬度光栏的方法。
使符合Bragg方程 发生衍射的晶粒成像。
中心暗场像
试样 物镜
机械法： 用502胶将小薄片粘在黄铜支座上，用水磨金相 砂纸磨薄至0.1mm左右的薄片。 化学抛光减薄法
化学减薄液
双喷电解抛光减薄
双喷电解抛光操作方法
1.装样
2.电解抛光减薄
3.清洗(数秒钟内立即清洗）
4.离子减薄（金属有时可以不用离子减薄）
5.观察和样品保管
2、陶瓷样品的制备
1)取样：从实物或大块试样上切割厚度为 0.3-0.5mm厚的薄片。金刚石切割机切 片法。 2)样品薄片的预先减薄。机械法 3)用挖坑机进行圆形片试样中心预减薄。 4)最终减薄。 离子减薄仪法
晶体缺陷分析
晶体缺陷的种类很多，在这里只讲位错的衍衬衬度
模型
缺陷附加角a
1、称度的产生 2、位错不可见判据 3、柏氏矢量的确定 4、位错线像和位错实际位置
位错线不可见性判据和柏氏矢量的测定
ghkl· b=0 如果选择两个g矢量作操作衍射时，位错 线均不可见，则就可以列出两个方程，即
gh1k1l1· b=0 gh2k2l2· b=0 解联立方程可确定柏氏矢量b。
电镜中的位错
其它缺陷
层错
不锈纲中的层错形态
其它缺陷
孪晶
单斜ZrO2中的孪晶形貌
其它缺陷
第二相粒子
其它缺陷
析 出 相
二、薄晶体衍称成像原理
1.明场像
②衍衬像
对薄晶体
①薄：可透过e ②晶体：可衍射
当薄晶体中各部位（晶粒）符合Bragg条件不 同时而产生的反差成为衍衬像。 各部位，即取向差：小角晶界，晶粒取向，缺 陷近旁取向及晶面间距差等。 取向差：e束为λ短的德布罗意波，对晶体可衍 射，取向即为波与各位的θ差。 电子束散射能力强，所以ED强度>>XRD，几 个数量级，所以衬度大 。
AlN陶瓷的TEM显微像
钢中典型组织观察
板 条 马 氏 体
上 贝 氏 体
珠 光 体
理想晶体的衍射强度
1）理想晶体的衍射强度 波函数：
强度：
非理想晶体的衍射称度
波函数：
g
i
g
柱体
e
i ( )
r 未 畸 变 晶 体
r´ 畸 变 后
2ghkl R
R
图11-15 缺陷矢量R
旁轴暗场像
衬度光栏
位错、孪晶、 电畴、共格相。
3.中心暗场像
SrTiO3陶瓷 TEM明场像
SrTiO3陶瓷 TEM暗场像
0.9PMN-0.1PT中 B位有序区明场像
0.9PMN-0.1PT中 B位有序区暗场像
ZrO2陶瓷
三、消光距离
概念：由于入射束和衍射束间的强烈的动力学相 互作用，使得入射束强度和衍射束强度在晶体深 度方向上发生周期性的变化，称这种变化的深度 周期为消光距离。
满 足Bragg的 产 生 衍 射 e束 穿 越 薄 晶 Bragg的 不 产 生 衍 射 不 满 足 场 仅 让 衍 射 束 成 像 － 暗 像 利用衬度光栏 场 仅 让 透 射 束 成 像 － 明 像
2.明场像的称度
各晶粒像的亮度：
I A I0 I B I 0 I hkl