第十七章 薄膜材料的评价表征及物性测定
薄膜材料的表征方法
图3-1 椭偏法测量y和Δ的原理图
椭偏仪一般包括以下几个部分:激光光源、起偏器、样品台、检偏器和光 电倍增管接收系统。图3-1所示是反射消光椭偏仪的原理图，激光光源发 出的光, 经过仪器的起偏器变成线偏振光, 通过补偿器1/4波片形成椭圆 偏振光, 然后投射到待测光学系统薄膜上,待测光学系统具有沿正交坐标 x和y轴的正交线性偏振态, 从待测光学系统射出的光, 偏振态已经发生 了变化(椭圆的方位和形状与原入射椭偏光不同) , 通过检偏器和探测器 就可以进行检测了。
（1）椭偏仪法测量的基本原理 椭圆偏振测量, 就是利用椭圆偏振光通过薄膜时, 其反射和 透射光的偏振态发生变化来测量和研究薄膜的光学性质。 椭偏仪法利用椭圆偏振光在薄膜表面反射时会改变偏振状 态的现象，来测量薄膜厚度和光学常数，是一种经典的测 量方法。 光波（电磁波）可以分解为两个互相垂直的线性偏振的S波 和P波，如果S波和P波的位相差不等于p/2的整数倍时，合 成的光波就是椭圆偏振光。当椭圆偏振光通过薄膜时，其 反射和透射的偏振光将发生变化，基于两种介质界面四个 菲涅耳公式和折射定律，可计算出光波在空气/薄膜/衬底多 次反射和折射的反射率R 和折射率T。
膜厚d 的计算
通常,光波的偏振状态由两个参数描述:振幅和相位。为方便 起见,在椭偏仪法中,采用Ψ 和△这两个参数描述光波反射时 偏振态的变化,它们的取值范围为: 0 ≤Ψ ≤π/ 2 ,0≤△< 2π。 (Ψ , △) 和( Rp , Rs) 的关系定义为总反射系数的比值,如下 式所示 Rp/Rs＝tanyexp（iΔ） 式中, tgΨ 表示反射前后光波P、S 两分量的振幅衰减比, △=δp -δs 表示光波P、S 两分量因反射引起的相应变化之 差。 由此可见,Ψ 和△直接反映出反射前后光波偏振状态的变化。 在波长、入射角、衬底等确定的条件下,Ψ 和△是膜厚和薄 膜折射率( n) 的函数,写成一般函数式为Ψ = Ψ( d , n) , △= △( d , n) 结合公式，测量y和Δ，就可以求出薄膜折射率n和薄膜的 厚度d。
薄膜材料的表征
薄膜材料的表征新能源12级3 班杨铎12191070摘要：薄膜材料和薄膜器件日益广泛应用及其可靠性指标体系的日益健全，要求学术界对其结构和性能的特殊性给出科学解释。
因此，薄膜材料的表征对材料的应用是至关重要的。
薄膜样品结构和性能的表征依赖测试设备及测试方法。
薄膜材料的表征参数通常包括薄膜厚度，这通常用探针法等进行测量；薄膜形貌表征，主要通过扫描隧道显微镜、原子力显微镜等进行测量；薄膜成分的表征，它主要用X 射线电子能谱、俄歇电子能谱来测量；薄膜晶体结构的表征，它通常使用X 射线衍射仪或电子衍射仪来测量；薄膜的应力表征，这可以通过直接测量变形量方法和简介X 射线衍射测量方法等对其来进行测量。
通过对以上内容的概括和总结及对比总结出薄膜材料的测试的研究情况。
关键词：薄膜，测试，表征1. 薄膜简介1.1 薄膜材料的发展在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。
自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。
生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。
生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。
细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。
膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。
细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K +通道、CI-通道等等。
细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。
1.2薄膜材料的应用人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。
它的一个很重要的应用就是海水的淡化。
虽然地球上70％的面积被水覆盖着，但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5%〜3%,随着人口增长和工业发展，当今世界几乎处于水荒之中。
塑料薄膜物理性能测试流程
塑料薄膜的物理性能测试是评价其质量和适用性的重要手段。
以下是常见的塑料薄膜物理性能测试流程：1. 厚度测量：- 使用厚度测量仪器，如电子式千分尺或激光测厚仪，测量薄膜的厚度。
在不同位置进行多次测量，取平均值作为最终结果。
2. 拉伸性能测试：- 取样：根据标准或需求，在机械拉伸试验机上切割符合规范的样品。
- 测试条件：设定拉伸速率和测试温度，通常在常温下进行。
- 测试：将样品夹紧在试验机的夹具上，开始拉伸直至断裂。
测试机会记录拉伸过程中的力和变形，并绘制应力-应变曲线。
- 结果：通过应力-应变曲线，可以获得塑料薄膜的拉伸强度、断裂伸长率等数据。
3. 撕裂强度测试：- 取样：同样根据标准，在撕裂强度测试机上切割符合规范的样品。
- 测试条件：设定合适的撕裂速率和测试温度。
- 测试：将样品夹在撕裂强度测试机上，开始施加拉力，直至样品被撕裂。
测试机会记录撕裂过程中的力和撕裂距离。
- 结果：根据测试数据计算出撕裂强度，即单位厚度薄膜在撕裂时所需的力。
4. 气体透过性测试：- 取样：将样品用环形夹具夹在气体透过性测试仪器上。
- 测试条件：设定适当的气体压力和温度。
- 测试：将一侧的夹具置于高压气体一侧，另一侧置于低压气体一侧，观察气体通过薄膜的速率。
- 结果：通常以标准条件下气体透过的体积或重量来表示气体透过性能。
5. 表面张力测试：- 测试液准备：使用特定的测试液体，如去离子水。
- 测试条件：在一定温度下进行测试，保持测试液的恒温。
- 测试：将测试液滴在薄膜表面，观察液滴在薄膜上的表面张力现象。
- 结果：根据液滴形态和张力现象，判断薄膜的表面张力性能。
6. 热收缩率测试：- 测试样品准备：将样品切割成相应尺寸。
- 测试条件：通常在高温下进行，以观察热收缩率。
- 测试：将样品置于恒定温度下，测量样品在高温作用下的尺寸变化。
- 结果：计算样品的线性或面积收缩率，反映薄膜在高温下的稳定性和尺寸变化情况。
7. 阻隔性能测试：- 测试装置：使用氧传感器或其他相应设备。
功能材料学教案-第17章功能薄膜材料和新型功能材料
第17章功能薄膜材料大家知道，薄膜材料一般是指物体的三维尺度中有一个很小（基本上在微米甚至纳米量级），而另外两个比较大的材料，它是一种特殊形态的材料。
而功能薄膜材料则是指那些在电、磁、光、热等方面具有某些特定性能的薄膜材料，如导电薄膜、光学薄膜、磁性薄膜等。
与块体材料相比，薄膜材料，在结构和性能上具有很多独特之处，能够实现块体材料无法实现的一些功能。
因此，薄膜材料在高科技领域具有十分重要的地位。
20世纪70年代以来，薄膜材料和薄膜技术得到了突飞猛进的发展，无论在学术研究上还是在实际应用中都取得了丰硕的成果。
各种具有新结构、新功能的薄膜材料的应用，对国民经济的发展起到了巨大的推动作用。
在这一章中，我们介绍一些重要的功能薄膜材料。
17.2 导电薄膜导电薄膜在集成电路中的应用十分广泛。
它可用作薄膜电阻器的接触端子、薄膜电容器的上下电极、薄膜电感器的导电带和引出端头，也可用作元器件之间的互连线等等。
在集成电路中，导电薄膜所占的面积比例与其他薄膜相比是很大的，而且随着电路集成度的不断提高和薄膜多层互连基板的应用，其所占的面积比例不断增大。
因此，导电薄膜的性能对于提高电路的集成度和工作性能均有很大的影响。
下面我们介绍几种常见的导电薄膜。
金属导电薄膜金属薄膜按其熔点高低可分为低熔点薄膜和高熔点薄膜两类。
1．低熔点金属薄膜。
在低熔点金属薄膜中，主要有Au，Ag，Cu和Al膜。
其中，对Al膜的研究和应用较多。
通常采用真空蒸镀法制作Al膜，所用原材料纯度在％以上，蒸镀时的真空度高于5×10-3Pa。
由于Al易与W，Mo，Ta等元素生成低熔点合金，故蒸发铝使一般不使用W，Mo，Ta做坩埚。
在集成电路工艺中，主要采用溅射法制备Al膜。
2．高熔点金属薄膜。
高熔点金属薄膜是指V，Nb，Zr，Ti，Ta,，Cr，Mo和W等高熔点金属薄膜。
制造高熔点金属薄膜，主要是为满足高集成度电子元器件对电极材料的要求。
通常可选用电子束蒸发、溅射和化学气相沉积等方法来制备高熔点金属薄膜。
薄膜材料的分析表征方法研究进展
薄膜的制备方法很多，原理也有所不同，归纳起来，常见的薄膜制备方式主要有两种，物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD)和等离子体化学气相沉积（Plasma Chemical Vapor Deposition, PCVD)。其中物理气相沉积主要有3种常见的方法:磁控溅射镀膜、离子束溅射镀膜和脉冲激光沉积镀膜（Pulsed Laser Deposition, PLD)[7-9]。以往薄膜制备主要采用PCVD方法,但此方法对于反应器工件的清洁度要求比较高，制备的薄膜表面比较粗糙。另外，由于是化学方法镀膜，对环境的污染比较大。相比之下,近年来兴起的PVD方法，综合性能比较好，所以目前薄膜制备更多采用的是PVD方法。
2.3
离子束溅射镀膜（Ion Beam Sputter Deposition, IBSD)是PVD的一种，其原理是通过一个大功率的离子源产生高能的离子束轰击靶材，使固体原子或分子射出到达基板表面，实现膜料的沉积。与传统的电子束蒸发技术相比，离子束溅射沉积粒子的动能更大,一般为10 eV以上，是电子束蒸发方法的几十倍。因此制备的薄膜十分致密，不易形成柱状结构，具有损耗小、稳定性高、抗激光损伤性能较好等优点。同时离子束溅射的离子束能量和束流可精确控制，因而工艺稳定，可重复性好，是制备高质量光学薄膜的一种重要手段。在激光技术、光通信技术的发展中，发挥了重要的作用，在其他领域，也具有广阔的应用前景。离子束溅射镀膜实际上是真空蒸发镀膜和反应磁控溅射镀膜的结合，也是在高真空腔内完成镀膜的。但与磁控溅射不同的是其基体在阴极，靶材在阳极，蒸发出来的靶材分子在通过等离子区时发生电离，正离子在电场作用下迅速打到基体表面，实现镀膜。
1.2
功能薄膜材料是广泛应用于国民经济、军事工业等领域的基础材料,具有重要的应用和基础研究价值。主要有光学薄膜[4]、电极薄膜[5]、磁性薄膜[6]等。其中，光学薄膜主要用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器，如反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜等；电极薄膜主要应用于太阳能电池及透明导电氧化物(TCO)薄膜;磁性薄膜一般按材料性质分为金属和非金属磁膜材料，按材料组织状态分为非晶、多层调制和微晶磁膜材料。磁膜材料广泛用于制造计算机存储，光通信中的磁光调制器、光隔离器和光环行器等;也用作磁记录薄膜介质、薄膜磁头和磁光记录盘等。
薄膜材料的表征方法
o o o
o
20
30
40
50
60 70 o 2 ( )
80
90 100
5.2 扫描电子显微镜（SEM）
工作原理：由炽热的灯丝阴极发射出的电子在阳极电压的加 速下获得一定的能量。其后，加速后的电子将进 入由两组同轴磁场构成的透镜组，并被聚焦成直 径只有5nm左右的电子束。装置在透镜下面的磁场 扫描线圈对这束电子施加了一个总在不断变化的 偏转力，从而使它按一定的规律扫描被观察的样 品表面的特定区域上。 优点：提供清晰直观的形貌图像，分辨率高，观察景深长， 可以采用不同的图像信息形式，可以给出定量或半定量 的表面成分分析结果等。
关，它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改
变而产生的（电子云发生变化）。拉曼位移取决于分子振动能级的变化， 不同化学键或基团有特征的分子振动，Δ E反映了指定能级的变化，因此 与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性
分析的依据。
5.5 X射线光电子能谱分析
5.3原子力显微镜（AFM）
AFM的工作原理如图，将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有 一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触。由于针尖尖端原子与样品表面原子间 存在极微弱的排斥力（10-8~10-6N），通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针 尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表 面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描 各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。
3、扫描电子显微镜提供的其他信号形式 扫描电子显微镜除了可以提供样品的二次电子和背反射电子形貌以外， 同时还可以产生一些其他的信号，例如电子在与某一晶体平面发生相互作 用时会被晶面所衍射产生通道效应，原子中的电子会在受到激发以后从高 能态回落到低能态，同时发出特定能量的X射线或俄歇电子等。接收并分析 这些信号，可以获得另外一些有关样品表层结构及成分的有用信息。
薄膜材料的表征方法
紫外-可见光谱法利用紫外-可见光波段的光子能量与材料中价电子的跃迁能量相匹配的特性，通过测量材料对不 同波长光的吸收程度，得到吸收光谱。通过对光谱的分析，可以了解材料的电子结构和分子组成，从而推断材料 的性质和结构。
红外光谱法
总结词
通过测量材料在红外光波段的吸收光谱，分析材料中分子的振动和转动模式。
俄歇电子能谱法
总结词
俄歇电子能谱法是一种高灵敏度、高分辨率的表面分析技术，用于检测薄膜材 料表面的元素组成和化学状态。
详细描述
该方法利用高能电子束轰击薄膜表面，使表面原子发射出俄歇电子，通过测量 俄歇电子的能量分布，可以推断出薄膜表面的元素组成、化学键合状态以及元 素化合物的存在形式。
红外光谱法
详细描述
红外光谱法利用红外光波段的光子能量与材料中分子振动和转动能量相匹配的特性，通过测量材料对 不同波长光的吸收程度，得到吸收光谱。通过对光谱的分析，可以了解材料中分子的振动和转动模式 ，进一步推断材料的结构和性质。
拉曼光谱法
总结词
通过测量材料在拉曼散射过程中的光谱 ，分析材料中分子的振动和旋转模式。
剪切韧性测试
通过测量材料在剪切载荷下的剪切位移或剪切强度，评估材料的 韧性。
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各种类型的薄膜材料。
原子力显微镜
总结词
原子力显微镜是一种高分辨率的表面形貌表征技术，可以用来观察薄膜表面的微观结构 和形貌特征。
详细描述
原子力显微镜利用微悬臂探针在薄膜表面扫描，通过测量探针与薄膜表面之间的相互作 用力，可以实时获得薄膜表面的形貌信息。该方法具有极高的分辨率，能够观察到薄膜
表面的原子级结构，适用于各种类型的薄膜材料。
05 化学性能表征方法
薄膜材料性能表征方法介绍
磁损耗法
01
磁损耗法是通过测量磁场中材 料因磁滞、涡流等效应而产生 的能量损耗来表征材料磁学性 能的方法。
02
磁损耗法通常采用交流磁场进 行测量，能够反映材料的动态 磁特性，如磁损耗角正切值等 。
电学性能表征
电导率测试
总结词
电导率测试是评估薄膜材料导电性能的重要手段，通过测量电流与电压的关系，可以获 得材料的电导率。
详细描述
在电导率测试中，将薄膜材料置于电极之间，施加一定的电压，测量流过材料的电流。 通过计算电流与电压的比值，可以得到材料的电导率。电导率的大小反映了材料导电性
能的优劣。
霍尔效应法
磁畴观察法可以用于研究薄膜材料的磁畴行为、磁反转机制等，有助于理 解材料的磁学性质和应用潜力。
06
环境稳定性表征
耐腐蚀性测试
盐雾试验
将薄膜材料置于盐雾环境中，模拟海洋大气环境，观察其抗腐蚀 性能。
酸碱腐蚀试验
将薄膜材料暴露在酸、碱等腐蚀性环境中，检测其抗腐蚀性能。
电化学腐蚀试验
通过电化学方法检测薄膜材料的耐腐蚀性能，包括电化学阻抗谱 和恒电位腐蚀等。
性能表征的必要性
对薄膜材料进行性能表征有助于了解 其物理、化学和机械性质，从而优化 制备工艺和提高产品质量。
性能表征是评估薄膜材料性能与可靠 性，以及进行材料选择和设计的重要 依据。
02
光学性能表征
透射光谱法
总结词
透射光谱法是通过测量薄膜材料透射光强随波长的变化来表征其光学性能的方法。
详细描述
通过测量划痕阻力来确定材料的硬度和韧性。
薄膜材料的表征方法演示文稿
晶体中的原子是如何排列的以及这种排列方式的表示方法 这种排列方式的不同给X射线的衍射结果带来什么样的影
响? X射线在晶体上的衍射过程： X射线照到晶体上，晶体作
为光栅产生衍射花样，衍射花样反映了光学显微镜所看不 到的晶体结构的特征。 利用衍射花样来推断晶体中质点的排列规律
第8页，共57页。
6.1.1.3 透明薄膜厚度测量的干涉法
第一种，变角度干涉法（VAMFO） 在样品角度连续变化的过程中，在光学显微镜下可以观察
到干涉极大和极小的交替出现。当衬底不透明，且具有一定的反 射率时，光的干涉条件为：
h=Nλ/(2n1cosθ) 由干涉极值出现的角度θ′和已知的n1，可以拟合求出N和 薄膜厚度h。 缺点：必须已知波长λ时薄膜的n1。否则，就需要先由一个假 设的折射率出发，并由测量得到的一系列干涉极值时的入射角θ′ （θ）去拟合它。
份，金相分析能揭示材料的显微形貌，而X射线衍射分析可得出材料中 物相的结构及元素的存在状态。因此，三种方法不可互相取代。
透镜的成像过程
光源
物平面
后焦面
像平面
第一个过程是平行电子束遭到物的散射作用而分裂成为各级衍射 谱，即由物变换到衍射的过程；
第二个过程是各级衍射谱经过干涉重新在像平面上会聚成诸像点， 即由衍射重新变换到物(像是放大了的物)的过程。
第23页，共57页。
6.2 薄膜结构的表征方法
6.2.2 TEM
第17页，共57页。
6.2 薄膜形貌的表征方法
6.2.1 SEM
可提供清晰直观的形貌图像，分辨率高（最佳分辨率可达5nm左右）、观察景深长，
可以采用不同的图像信息形式，可以给出定量或半定量的表面成分分析结果。
薄膜材料的表征
生物医学领域
总结词
薄膜材料在生物医学领域的应用主要包括生物传感器、药物载体、组织工程等。
详细描述
由于薄膜材料的生物相容性和良好的机械性能，它们在生物医学领域中具有广泛的应用 前景。例如，薄膜材料可以作为生物传感器的敏感膜，用于检测生物分子或细胞；也可 以作为药物载体，实现药物的定向传输和释放；还可以作为组织工程的支架材料，用于
光学器件领域
总结词
薄膜材料在光学器件领域的应用主要涉及滤 光片、反射镜、增反膜等。
详细描述
薄膜材料具有高反射性、高透射性、高定向 性等特点，因此在光学器件领域中具有广泛 的应用前景。通过在光学元件表面制备不同 特性的薄膜，可以实现各种光学器件的功能 ，如反射镜可以改变光的方向，滤光片可以
过滤特定波长的光等。
详细描述
透射电子显微镜具有高分辨率和高放大倍数，能够观察薄膜材料的晶格条纹、晶界、相界等微观结构特征，并提 供更深入的晶体结构和相组成信息。
04 薄膜材料的物理性能表征
电学性能
描述薄膜材料的导电能力、 介电常数等电学性质。
•·
导电性能：通过测量薄膜 的电阻、电导率等参数， 评估其导电能力。
电荷输运机制：研究薄膜 中电荷的输运方式，如电 子、空穴的传输特性。
薄膜材料的表征
目录
CONTENTS
• 引言 • 薄膜材料的制备方法 • 薄膜材料的结构表征 • 薄膜材料的物理性能表征 • 薄膜材料的化学性能表征 • 薄膜材料的实际应用与展望
01 引言
目的和背景
薄膜材料在电子、光学、生物医学等 领域具有广泛应用，对其性能的表征 是实现有效应用的关键。
表征的目的在于了解薄膜材料的结构、 成分、物理和化学性质，为优化制备 工艺、提高性能提供依据。
薄膜材料检测项目有哪些薄膜材料检测标准
薄膜材料检测项目有哪些薄膜材料检测标准薄膜材料是指厚度介于单原子到几毫米间的薄金属或有机物层。
当固体或液体的一维线性尺度远远小于它的其他二维尺度时，我们称这样的固体或液体为膜。
薄膜具有良好的韧性、防潮性和热封性能，应用非常广泛。
而且随着科技的发展，各种功能的薄膜材料被相继研发出来，薄膜材料检测也就成为印证其质量及功能的重要方式之一。
检测橡塑材料检测实验室可薄膜材料检测服务。
作为第三方检测中心，机构拥有CMA、CNAS检测资质，检测设备齐全、数据科学可靠。
薄膜材料检测范围磁光薄膜检测、钝化与保护薄膜检测、半导体薄膜检测、超导薄膜检测、磁电薄膜检测、压电薄膜检测、导电薄膜检测、绝缘薄膜检测、光电薄膜检测、介质薄膜检测、电阻薄膜检测、铁电薄膜检测等。
薄膜材料检测项目1.物理性能：厚度、润湿张力、镜面光泽度、摩擦系数、线性尺寸变化率、热收缩性能、透光率、雾度、水蒸气透过性、氧气透过性以及其他气体透过性等；2.力学性能：拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率、撕裂性能、冲击性能、穿刺性能等；3.化学性能：耐化学药品性、耐油性、接触腐蚀、气相缓蚀能力等；4.老化性能：高温试验、低温试验、紫外老化、盐雾老化、氙灯老化、碳弧灯老化、卤素灯老化、寿命推算等；5.卫生性能：脱色试验、干燥失重、烧灼残渣、高锰酸钾消耗量、邻苯二甲酸酯、特定迁移量、氯乙烯单体、溶剂残留量、重金属等6.外观和尺寸检测：薄膜表面质量检测、膜卷外观检测、宽度偏差、厚度偏差、接头数目、每段长度等；7.防腐蚀性能：栖霞缓蚀能力、接触腐蚀能力、与铜的相容性、交变湿热试验、长期防护性能等；薄膜材料检测标准GB/T 15267-1994 食品包装用聚氯乙烯硬片、膜GB/T 19787-2023 包装材料聚烯烃热收缩薄膜GB/Z 21212-2023 薄膜开关用聚酯薄膜GB/T 10003-2023 普通用途双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜GB/T 13542系列电气绝缘用薄膜GB/T 32023-2023 双向拉伸聚丙烯消光薄膜GB/T 26690-2023 丙烯酸涂布双向拉伸聚丙烯薄膜GB 13735-2023 聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜GB/T 20238-2023 双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜GB/T 26691-2023 改性聚乙烯醇涂布双向拉伸薄膜。
薄膜材料的表征
薄膜材料的表征新能源12级3班杨铎12191070摘要：薄膜材料和薄膜器件日益广泛应用及其可靠性指标体系的日益健全，要求学术界对其结构和性能的特殊性给出科学解释。
因此，薄膜材料的表征对材料的应用是至关重要的。
薄膜样品结构和性能的表征依赖测试设备及测试方法。
薄膜材料的表征参数通常包括薄膜厚度，这通常用探针法等进行测量；薄膜形貌表征，主要通过扫描隧道显微镜、原子力显微镜等进行测量；薄膜成分的表征，它主要用X射线电子能谱、俄歇电子能谱来测量；薄膜晶体结构的表征，它通常使用X射线衍射仪或电子衍射仪来测量；薄膜的应力表征，这可以通过直接测量变形量方法和简介X射线衍射测量方法等对其来进行测量。
通过对以上内容的概括和总结及对比总结出薄膜材料的测试的研究情况。
关键词：薄膜，测试，表征1. 薄膜简介1.1薄膜材料的发展在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。
自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。
生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。
生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。
细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。
膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。
细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K＋通道、Cl－通道等等。
细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。
1.2薄膜材料的应用人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。
它的一个很重要的应用就是海水的淡化。
虽然地球上70％的面积被水覆盖着，但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5％～3％，随着人口增长和工业发展，当今世界几乎处于水荒之中。
塑料薄膜性能检测塑料薄膜检测指标
塑料薄膜性能检测塑料薄膜检测指标塑料薄膜是一种常见的包装材料，广泛应用于食品、医药、农业等领域。
在生产和使用过程中，对塑料薄膜的性能进行检测，可以确保其质量和安全性。
塑料薄膜的检测指标主要包括物理性能、机械性能、热性能等方面。
下面将详细介绍这些指标。
物理性能是评价塑料薄膜质量的重要指标之一、主要包括密度、透明度、光泽度和色差等指标。
密度是指单位体积的质量，影响塑料薄膜的重量和厚度。
透明度是指光线穿透薄膜的程度，直接影响产品外观和品质。
光泽度是表面反射光的程度，与薄膜的光滑度和清洁度有关。
色差是指薄膜颜色的均匀性和变化程度，对于特定颜色要求较高的产品，颜色误差应控制在一定范围内。
机械性能是评价塑料薄膜强度和耐久性的重要指标。
主要包括拉伸、撕裂、耐刺穿、耐磨损等指标。
拉伸强度是指薄膜在拉伸的情况下能承受的最大应力，是衡量薄膜强度的重要参数。
撕裂强度是指薄膜在撕裂的情况下所需的最大力量，反映薄膜的耐撕裂性能。
耐刺穿性指标用来评估薄膜抵抗尖锐物体刺穿的能力。
耐磨损性能是指薄膜与其他表面摩擦时的耐磨性能，与薄膜的表面硬度和抗刮性有关。
热性能是评价塑料薄膜耐高温和耐低温性能的重要指标。
主要包括热收缩率、熔点、热导率等指标。
热收缩率是指薄膜在高温下收缩的百分比，影响薄膜包装的紧密度和尺寸稳定性。
熔点是指薄膜的熔化温度，与薄膜的成分和加工工艺有关。
热导率是指薄膜传导热的能力，与薄膜的导热性能和热传递效率有关。
另外，还有一些其他指标也可以用于塑料薄膜的性能检测，例如抗静电性能、耐油性能、耐水性能、气体透性等。
抗静电性能是指薄膜的抗静电能力，能够避免静电对产品的损害。
耐油性能是指薄膜对油脂的耐受能力，对于与油脂接触的包装产品有重要的应用价值。
耐水性能是指薄膜对水分的阻隔能力，对于湿度敏感的产品具有重要的作用。
气体透性是指薄膜对气体透过的速率和程度，对于保鲜和包装产品的气体环境控制有重要的意义。
综上所述，塑料薄膜的检测指标主要包括物理性能、机械性能、热性能等方面。
薄膜材料性能表征方法介绍
而n为任意自然数。上式表明，当晶面与X射线之间满
足上述几何关系时，X射线的衍射强度将相互加强。
因此，采取收集入射和衍射X射线的角度信息及强度 分布的方法，可以获得晶体点阵类型、点阵常数、晶 体取向、缺陷和应力等一系列有关的材料结构信息。
解决薄膜衍射强度偏低问题的途径可以有以下三条：
的测量。
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七、原子力显微镜（AFM）
AFM的工作原理如图，将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有 一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触。由于针尖尖端原子与样品表面原子间
存在极微弱的排斥力（10-8~10-6N），通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针 尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表
3、扫描电子显微镜提供的其他信号形式
扫描电子显微镜除了可以提供样品的二次电子和背反射电子形貌以外，同 时还可以产生一些其他的信号，例如电子在与某一晶体平面发生相互作用时 会被晶面所衍射产生通道效应，原子中的电子会在受到激发以后从高能态回 落到低能态，同时发出特定能量的X射线或俄歇电子等。接收并分析这些信 号，可以获得另外一些有关样品表层结构及成分的有用信息。
进行扫描，而是固定地照射在样品中很小的一个 区域上；透射电子显微镜的工作方式是使被加速
的电子束穿过厚度很薄的样品，并在这一过程中
与样品中的原子点阵发生相互作用，从而产生各 种形式的有关薄膜结构和成分的信息。
透射电子显微镜的基本工作模式有两种：影像模式和衍射模式。 两种工作模式之间的转换主要依靠改变物镜光栅
件的方法被称为变角度干涉法（VAMFO），其测量装置原理图如图。