薄膜及其制备的PVD技术

绪论
2.4 半导体薄膜材料
光学功能材料：Si膜，PbS，Ni硫化物，Cr 氧化物等； 电子功能材料：以GaAs为中心的系统III-V 族化合物半导体。 此外，还有光电子功能材料、能量变换功能 薄膜材料，传感器功能材料等。
绪论
2.1 金属薄膜材料——功能性金属薄膜材料
光学薄膜材料：吸收，反射，增透膜如： Si, CdTe, GaAs, CuInSe2, MgF。发光膜： ZnS, ZnSe, AlxGa1-xAs, GaN, SiC 等； 磁性薄膜材料：Co-Cr, Mn-Bi, Ni3Fe等； 导电薄膜材料：NiCr, NiSi2, NiSi, CoSi2, TiSi2等； 压电薄膜材料：AlN, ZnO, LiNbO3, BaTiO3, PbTiO3等； 半导体薄膜材料：GaAs, GaN, InSb, CdTe, CdS, ZnSe等。
在多数情况下，严格区分薄膜和厚膜并无实际意义，而针 对具体的膜层形成方法、膜层材料、界面结构、结晶状态、晶 体学取向、微观组织、各种性能和功能进行研究更有用。
绪论
2. 薄膜材料的分类
2.1 金属薄膜材料 结构性金属薄膜材料 功能性金属薄膜材料
2.2 无机、陶瓷薄膜材料 结构性陶瓷薄膜材料 功能性陶瓷薄膜材料
绪论
信息薄膜材料：在半导体存储器中的应用，如SiO2薄膜；在 光盘中的应用，如TeOx及硫属（S,Se,Te)化合物。 生物薄膜材料：如生体不活性陶瓷Al2O3，ZrO2等；生体活 性陶瓷羟基磷灰石、磷酸钙等。
2.3 有机、聚合物薄膜材料 介电质薄膜材料：通用塑料薄膜 [聚对苯二甲酸乙二酯(PET ）、聚丙烯（pp）]具有良好的介电性能，由其可作薄膜电 容器。 光致电导材料：如酞菁系材料。 压电及热电功能材料：如聚偏二氟乙烯膜。
绪论
2.2 无机、陶瓷薄膜材料——功能性陶瓷薄膜材料
光学薄膜材料：防反射膜如MgF2或采用MgF2和金属氧化物。 选择透射膜和选择吸收膜，为了减轻夏季冷房的负荷，使可见 光一定程度的透过，而热线部分被反射或吸收，如TiO2，SnO2 ，CrN等；另一方面，为了减轻冬季暖房的负荷，要使热线部 分透过，以便保温，如Zn0/Ag/Zn0， ZnS/Ag/ZnS等。 电子薄膜材料：导电膜In2O3、SnO2，电介质膜SiO2, CaF, BaF2, Si3N4等。 光电子薄膜材料：是“与光具有显著相互作用的材料”，利用 光电子材料的技术领域包括光运输、显示、光计量、全息照相 等。如Nb2O5、LiNbO3、IrOx、NiOx等。
2.3 有机、聚合物薄膜材料 2.4 半导体薄膜材料
表. 膜的各种分类方法
分类方法
膜的名称
按膜的材 料分类
按膜的结 构分类
按膜的功 能分类
按膜的用 途分类
按膜的作 用机理分
类
天然膜：生物膜、天然物质改性或再生制成的膜 合成膜：无机膜、高分子聚合物膜
多孔膜：微孔介质、大孔膜 非多孔膜：无机膜、高分子聚合物膜 液膜：无固相支撑型又称乳化液膜；有固相支撑型又称固定膜、支撑液膜
分离功能膜：气体分离膜、液体分离膜、离子交换功能膜 能量转化功能膜：浓差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能转化膜、导电膜 生物功能膜：探感膜、生物反应器膜、医用膜
气相系统用膜：伴有表面流动的分子流动、气体扩散、聚合物膜中溶解扩散流动、在溶剂化聚合物膜 中扩散流动 气-液系统用膜：大孔结构（移去气流中的雾沫夹带或将气体引入液相）、微孔结构（制成超细孔过 滤器）、聚合物结构（气体扩散进入液体或从液体中移去某种气体） 液-液系统用膜：气体从一种液相进入另一液相、溶质或溶剂从一种液相渗透到另一液相 气-固系统用膜：用膜除去气体中的颗粒 液-固系统用膜：大孔介质过滤淤浆、生物废料处理、破乳 固-固系统用膜：基于颗粒大小的固体筛分
绪论
1. 薄膜的定义 薄膜是一种二维材料，它Βιβλιοθήκη Baidu厚度方向上的尺寸很小，
往往为纳米至微米量级。从宏观上讲，薄膜是位于两个平面 之间的一层物质，其厚度与另外两维的尺寸相比要小得多。 从微观角度来讲，薄膜是由原子或原子团凝聚而成的二维材 料。按膜厚，对膜的经典分类认为，小于1微米的为薄膜， 大于1微米的为厚膜 。
绪论
2.2 无机、陶瓷薄膜材料——结构性陶瓷薄膜材料
润滑膜：层状石墨，MoS2，WS2，PbO，CaF2，BaF2等； 耐磨损膜：TiN，HfN，CrN，Cr7C3，Si3N4，Al2O3等。 采用多层膜，如：两层膜TiN/TiC、Al2O3/TiC等，三层膜 TiN/Al2O3/TiC已达到实用化。 装饰膜：TiN、ZrN、HfN、TaC为金黄色，BeC为红色，NbN 为亮褐色，WN为褐色，MnN为黑色等。其中离子镀 CrN,Cr2N（土色、白色），反应磁控溅射（Ti,Al)N（褐色） 等已达到实用化。
绪论
低放气膜和透明阻挡膜：TiN膜是一种很理想的低放气膜 ，其沉积在真空容器的内表面，不仅吸附气体的量很少， 而且还能有效的阻止容器内壁溶解的气体渗入真空中。 陶瓷薄膜可以阻止空气中氧气和氢气的渗透，故称这种陶 瓷薄膜为透明阻挡膜。如用于保证食品与外界隔离的食品 包装袋，人们在塑料膜上沉积一层透明的SiOx膜。 耐氧化膜和耐腐蚀膜：TiC，SiC等。
吸附性膜：多孔膜（多孔石英玻璃、活性炭、硅胶等）、反应膜（膜内含有与渗透过来的物质发生反 应的物质） 扩散性膜：聚合物膜（扩散性的溶解流动）、金属膜（原子状态的扩散）、玻璃膜（分子状态的扩散） 离子交换膜；阳离子交换树脂膜、阴阳离子交换树脂膜 选择渗透膜：渗透膜、反渗透膜、电渗析膜 非选择性膜：加热处理的微孔玻璃、过滤型的微孔膜
绪论
2.1 金属薄膜材料——结构性金属薄膜材料
硬质膜：耐磨损，不是以纯金属，而是以碳化物、氮化物、 氧化物、硼化物等金属化合物的形式而使用的。如：TiC， Al2O3，B4C等。 润滑薄膜：用作固体润滑膜的金属有铅、锡、金、银等。 Au-Mo，Ag-Re等合金也用于润滑膜，与Au、Ag膜相比， 硬度较高，而且在大气中，在高温下，由于表面形成Mo或 Re的氧化物而提高润滑效果。