第二章 功能薄膜材料 [兼容模式]
1金属薄膜材料
Metal Film Materials
授课人：郑晓彤
材料科学与工程学院
材料先进技术教育部重点实验室
材料学院分析测试中心
联系方式：zhengxt@https://www.360docs.net/doc/1917419608.html,, 87600896,
办公室信息楼号房间
办公室：信息楼（0号）0101
金属薄膜材料介金属薄膜材料-介绍
金属薄膜材料介金属薄膜材料-介绍
金属薄膜材料介金属薄膜材料-介绍
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金属薄膜材料-介绍属薄膜材料介
金属薄膜材料-介绍属薄膜材料介
金属薄膜材料-介绍属薄膜材料介
金属薄膜材料-介绍属薄膜材料介
金属薄膜材料
薄膜材料的制备方法简介 金属薄膜材料的形成及结构
主要薄膜功能金属材料
第一节薄膜材料制备方法简介功能薄膜材料、物理气相沉积（）
1、物理气相沉积（PVD）
采用物理方法使物质的原子或分子逸出，然后沉积在基片上形成薄膜的工艺
根据使物质的逸出方法不同，可分为蒸镀、溅射和离子镀
离镀
（1）真空蒸镀
把待镀的基片置于真空室内，通过加热使蒸发材料气化（或升华）而沉积到某温度基片的表面上料气化（或升华）而沉积到某一温度基片的表面上，从而形成一层薄膜，这一工艺称为真空蒸镀法
蒸发源可分为：电阻加热、电子束加热和激光加热等
功能薄膜材料（2）溅射（Sputtering）
当具有一定能量的粒子轰击固体表面时，固
体表面的原子就会得到粒子的一部分能量，当体表面的原子就会得到粒子的部分能量，当
获得能量足以克服周围原子得束缚时，就会从
表面逸出，这种现象成为溅射
表面逸出，这种现象成为“溅射”
它可分为离子束溅射和磁控溅射
功能薄膜材料离子束溅射
它由离子源、离子引出极
和沉积室3大部分组成，
在高真空或超高真空中溅
射镀膜法。利用直流或高
频电场使惰性气体（通常
为氩）发生电离，产生辉
光放电等离子体，电离产
生的正离子和电子高速轰
击靶材，使靶材上的原子
61或分子溅射出来，然后沉
积到基板上形成薄膜。图6.1 离子束溅射工
作原理图
功能薄膜材料
离子束溅射
离子束溅射沉积法除可以精确地控制离子束的能量、密度和入射角度来调整纳米薄膜的微观形成过程，溅射过程中的基片温度较低外还有以下优点
下优点：
①可制备多种纳米金属，包括高熔点和低熔点金属，而常规的热蒸发只能适用于低熔点金属；
②能制备多组元的化合物纳米微粒，如Al 52Ti48，Cu91Mn9及ZrO2等；
能制备多组元的化合物纳米微粒如及等
③通过加大被溅射的阴极表面可提高纳米微粒的获得量。
Lawrence Livemore国家实验室的Bwbee等人利用真空溅射技术制成了层状交替金属复合材料。该技术是经氩离子将金属表面的原子激发出来层状交替金属复合材料该技术是经氩离子将金属表面的原子激发出来，并沉积成层状。只要控制离子束交替冲击不同金属表面，就可以制成由几百、几千层不同金属组成的复合材料，每一层只有0.2nm厚。
功能薄膜材料磁控溅射
在被溅射的靶极（阳
极）与阴极之间加一
个交磁场电场在正交的电磁场的作用下，电子以摆线的方式沿着靶表面前进个正交磁场和电场，
电场和磁场方向相互
垂直。当镀膜室真空
方式沿着靶表面前进，电子的运动被限制在一定空间内，增加了抽到设定值时，充入
适量的氩气，在阴极
同工作气体分子的碰撞几率，提高了电子的电离效率。电子经过多次碰撞后丧失(柱状靶或平面靶)和阳
极(镀膜室壁)之间施加
几百伏电压，便在镀
过多次碰撞后，丧失了能量成为“最终电子”进入弱电场区，6.2膜室内产生磁控型异
常辉光放电，氩气被
电离。最后到达阳极时已经是低能电子，不再会
使基片过热。图6.2 磁控溅射SiO2装置图
使基片热
功能薄膜材料同时高密度等离子体被束缚在靶面附近，又不与基片接触，
同时高密度等离子体被束缚在靶面附近又不与基片接触
将靶材表面原子溅射出来沉积在工件表面上形成薄膜。而基片又可免受等离子体的轰击，因而基片温度又可降低。更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。
薄膜材料与薄膜技术复习资料完整版本
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 粗真空，低真空，高真空，超高真空四个区域。 2.在高真空真空条件下，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旋转式机械真空泵，油扩散泵和复合分子泵。 4.真空计种类很多，通常按测量原理可分为绝对真空计和相对真空计。 5.气体的吸附现象可分为物理吸附和化学吸附。 6.化学气相反应沉积的反应器的设计类型可分为常压式，低压式，热壁 式和冷壁式。 7.电镀方法只适用于在导电的基片上沉积金属和合金，薄膜材料在电解液中是以 正离子的形式存在。制备有序单分子膜的方法是LB技术。 8.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化学镀。 9.物理气相沉积过程的三个阶段：从材料源中发射出粒子，粒子运输到基片和粒子 在基片上凝聚、成核、长大、成膜。 10.溅射过程中所选择的工作区域是异常辉光放电，基板常处于负辉光区，阴极 和基板之间的距离至少应是克鲁克斯暗区宽度的3-4倍。 11.磁控溅射具有两大特点是可以在较低压强下得到较高的沉积率和可以在较低 基片温度下获得高质量薄膜。 12.在离子镀成膜过程中，同时存在吸附和脱附作用，只有当前者超 过后者时，才能发生薄膜的沉积。 13.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。 14.原子聚集理论中最小稳定核的结合能是以原子对结合能为最小单位不连续变化 的。 15.薄膜成核生长阶段的高聚集来源于：高的沉积温度、气相原子的高的动能、 气相入射的角度增加。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。 16.薄膜生长的三种模式有岛状、层状、层状-岛状。 17.在薄膜中存在的四种典型的缺陷为：点缺陷、位错、晶界和 层错。 18.列举四种薄膜组分分析的方法：X射线衍射法、电子衍射法、扫描电子 显微镜分析法和俄歇电子能谱法。 19.红外吸收是由引起偶极矩变化的分子振动产生的，而拉曼散射则是由引起极化率 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，红外吸收不敏感，拉曼散射敏感；相反，对于具有反对称中心的分子振动，红外吸收敏感而拉曼散射不敏感。对于对称性高的分子振动，拉曼散射敏感。 20.拉曼光谱和红外吸收光谱是测量薄膜样品中分子振动的振动谱，前者 是散射光谱，而后者是吸收光谱。 21.表征溅射特性的主要参数有溅射阈值、溅射产额、溅射粒子的速度和能 量等。 什么叫真空？写出真空区域的划分及对应的真空度。 真空，一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。粗真空105～102Pa 粘滞流，分子间碰撞为主低真空102～10-1 Pa 过渡流高真空102～10-1 Pa分子流，气体分子与器壁碰撞为主超高真空10-5～10-8 Pa气体在固体表面吸附滞留为主极高真空10-8 Pa以下·什么是真空蒸发镀膜法？其基本过程有哪些？
第六章 薄膜材料及其应用
第六章 薄膜材料及其应用（1） 主要内容 一、超硬薄膜 二、智能薄膜 三、纳米薄膜 四、三族元素氮化物薄膜 五、巨磁和庞磁薄膜 六、铁电薄膜 七、红外敏感薄膜 八、人工周期调制材料 一、超硬薄膜 材料的硬度不仅取决于材料的宏观性质（弹性和塑性），而且 也取决于材料的微观性质（原子间的相互作用力）。合成超硬材料对于了解原子间相互作用的微观特性与宏观特性间的基本关系，以及纯技术的应用都十分重要。 超硬材料（包括已有超硬材料和理论预言超硬材料）可以分为三类： 1. 由周期表中第2、3周期的轻元素所形成的共价和离子-共价化合物； 2. 特殊共价固体，包括各种结晶和无序的碳材料； 3. 与轻元素形成的部分过渡金属化合物，如：硼化物、碳化物、氮化物和氧化物。 超硬材料的特点 1. 超硬材料在正常条件下大多是亚稳相； 2. 绝大多数超硬材料都是共价型或离子型固体； 3. 过渡金属化合物超硬材料具有共价键和金属键； 4. 超硬材料在元素周期表中都由位于中间位置的主族元素组成，这些元素具有最小离子、共价或金属半径，且固态中的原子间具有最大的结合能； 5. 元素中电子壳层的周期填充使固体中的原子半径或分子体积呈规律性变化； 6. 元素固相在变化时，如具有最小摩尔体积，则具有最大的体弹性模量、最大的结合能和最高的熔点。满足Aleksandrov 关系： k 为体弹性模量，Vm 为摩尔体积，Ec 为结合能 对单一元素的固体， 绝大多数在1-4； （一）由原子序数较小的元素形成的超硬化合物 这些超硬材料由位于第2、3周期中的元素如：铍、硼、碳、氮、氧、铝、硅、磷 的化合物组成。它们能形成三维刚性点阵、原子间具有较强的共价键。典型的离子-共价化合物例子是氧化物，如：刚玉Al2O3，超石英（SiO2的高压相）。 这些超硬化合物主要有：BeO 、B6O 、P2O5、Al-B-O 系统、CNx 、SiC 、Be2C 、Si3N4及其它硼碳化合物、硼磷化物、硼硅化物等。 （二）碳材料 由于C 原子间存在不同类型的化学键合，所以C 存在大量的同素异构体和无序相。如 sp3 C 杂化键合形成的金刚石，是最硬的的已知材料。所以可将碳划到特殊材料。 单晶金刚石的维氏硬度达70-140GPa 。另一sp3 C 杂化键合形成的六方金刚石具有与金刚石类似的力学性质。近年来，利用各种沉积技术，制备了高sp3 键合度的非晶碳膜，也称类金刚石薄膜。它的显微硬度达到70GPa 。足球烯C60是有C 的sp2 原子键合形成m c V E k ∝160.5/E kV c m -≡
基本薄膜材料汇总
.基本薄膜材料黃中波摘抄總結名稱：釔（Y） 三氧化二釔（Y2O3）使用電子槍蒸鍍，該材料性能隨膜厚而變化，在500nm時折射率在約為1?8。用作鋁保護膜其極受歡迎，特別相對於8000nm—12000nm區域高入射角而言。可用作眼鏡保護膜，且24小時暴露在濕氣中。一般為顆粒狀和片狀。 名稱：二氧化鈰（CeO2 使用高密度的鎢舟皿（較早使用）蒸發，在200℃的基板上蒸著二氧化鈰，得到一個約為2?2的折射率，在大約3000nm有一吸收帶其折射率隨基板溫度的變化而發生顯著變化，在300℃基板上500nm區域n =2?45，在波長短過400nm時有吸收，傳統方法蒸發缺乏緊密性，用氧離子助鍍可取得n =2?3（550nm）的低吸收性薄膜。一般為顆粒狀。還可用於增透膜和濾光片等。由于其热辐射较少,在PMMA上镀膜可以优先该材料做为高折射率材料.
名稱：氧化鎂（MgO） 必須使用電子槍蒸發因該材料昇華，堅硬耐久且有良好的紫外線（UV）穿透性。250nm n =1?86，190nm n =2?06，166nm時K值為0?1，n =2?65，可能用作紫外線薄膜材料。Mg/MgF2膜堆從200nm—400nm 區域透過性良好，但膜層被限制在60層以內（由於膜應力）500nm時環境溫度基板上得到n =1?70，而在300℃基板上得到n =1?74。由於大氣CO2的干擾，MgO暴露表面形成一模糊的淺藍的散射表層，可成功使用傳統的MHL折射率3層AR膜（MgO/CeO2/MgF2）。 名稱：硫化鋅（ZnS） 折射率2?35，400—13000的透光範圍，、具有良好的應力和良好的環境耐久性，ZnS在高溫蒸著時極易昇華，這樣在需要的膜層附著之前它先在基板上形成一無吸附性膜層，因此需要徹底清爐並且在最高溫度下烘乾，花數小時才能把鋅的不良效果消除。Hass等人稱紫外線（UV）對ZnS有較大影響，由於紫外線在大氣中導致15—20nm厚的硫化鋅膜層完全轉變成氧化鋅（ZnO）。
薄膜材料
薄膜材料： 1、金属薄膜 金属薄膜具有反射率高，截止带宽、中性好，偏振效应小的特点。 复折射率n-ik n折射率，k消光系数。 垂直入射时， R=((1-(n-ik))/(1+(n-ik))2=((1-n)2+k2)/((1+n)2+k2) 倾斜入射时， 下面介绍几种最常用的金属膜特性。 （1）Al 唯一从紫外（0.2mm)到红外（30mm）具有很高反射率的材料，在大约波长0.85mm处反射率出现一极小值，其反射率为86％。铝膜对基板的附着力比较强，机械强度和化学稳定性也比较好，广泛用作反射膜。 新淀积的Al膜暴露在大气中后，薄膜立即形成一层非晶的高透明Al2O3膜，短时间内氧化物迅速生长到15～20A0。 在紫外区一般采用MgF2膜作为保护膜，可见区采用SiO作为初始材料，蒸发得到以Si2O3为主的SiOx 膜作为Al保护膜。 制备条件：高纯镀的Al（99.99％）；在高真空中快速蒸发（50～100nm/s）；基板温度低于50℃。（2）Ag银 适用于可见区和红外区波段，具有很高的反射率。 可见区的反射率可以达到95％，红外区反射率99％，紫外区反射率很低。 Ag层需加保护膜，Al2O3与Ag有很高的附着力，SiOx具有极强的保护性能，所以常用结构为 G|Al2O3-Ag-Al2O3-SiOx|A Al2O3膜层厚度为20～40nm，SiOx膜补足设计波长的二分之一。 制备条件：高真空、快速蒸发和低的基板温度。 （3）金Au 在红外波段内具有几乎和银差不多的反射率，用作红外反射镜，金膜新蒸发时，薄层较软，大约一周后，金膜硬度趋于稳定，膜层牢固度也趋于稳定。 制备条件：高真空，蒸发速率30～50A/s，基板温度100～150℃。需要在基板先打底，以Cr或Ti膜作底层。常用Bi2O3，ThF4等作保护膜，以提高强度。 （4）铬Cr Cr膜在可见区具有很好的中性，膜层非常牢固，常用作中性衰减膜。 制备条件：真空度在1×10-2～2×10-4Pa，淀积速率95～300A/s。基板温度增加，反射率提高，淀积在300℃基板上的Cr膜，其反射率比室温淀积的高20％。 2、介质和半导体薄膜 对材料的基本要求：透明度、折射率、机械牢固度和化学稳定性以及抗高能辐射。 （1）透明度 短波吸收或本征吸收：主要是由光子作用使电子由价带跃迁到导带引起的，只有当光子能量(E=?ν=?c/λ=12.4keV/λ(A))大于禁带宽度（Eg),?ν>=Eg才有本征吸收。
第六章 新型半导体薄膜材料
第六章
新型半导体薄膜材料
本章主要介绍硅基非晶半导体薄膜材料的结 构特点、制备方法、光学和电学特性以及这 些材料的研究现状。同时还将介绍微晶Si薄 膜和多晶Si薄膜的结构特点、制备方法及其 应用。在应用方面，将重点介绍高效率、长 寿命、低价格、大面积非晶硅（a-Si:H）太 阳能电池的工作原理及发展现状。
概 述
? 新型半导体薄膜材料的研究与发展，主要 是以研究和发展非晶态半导体薄膜材料制 备与器件应用最为活跃，已成为材料学科 的一个重要组成部分 ? 随着非晶态半导体在科学和技术上的飞速 发展，它已在高新技术领域中得到广泛应 用，并正在形成一类新兴产业。
例如，用高效、大面积非晶硅（a-Si:H）薄 膜太阳电池制作的发电站已并网发电（它是 无任何污染的绿色电源）；用a-Si薄膜晶体 管制成的大屏幕液晶显示器和平面显像电视 机已作为商品出售；非晶硅电致发光器件和 高记录速度大容量光盘等。也正在向实际应 用和商业化方向发展。 大量事实说明，研究非晶态半导体薄膜材料 的意义不仅在于技术上能够产生新材料、新 器件和新工艺，而且对于认识固体理论中的 许多基本问题也会产生深远的影响。
硅基非晶态半导体薄膜
“非晶”固体或“无定形”（Amorphous）固 体是一种不具有晶体结构的固体。通常“非晶” 或“无定形”是同义词。但是，严格说来，所 谓“非晶”就是指那些不结晶的物质。液体等 也包括在内。所谓“无定形”是指“玻璃态”的 物质。“玻璃”这一术语多半是指将熔化状态 的物质通过冷急法冻结成的固体。
薄膜材料与薄膜技术教学大纲
《薄膜材料与薄膜技术》课程教学大纲 一、《材料制备技术》课程说明 （一）课程代码： （二）课程英文名称：Thin Film Materials and Thin film Technology （三）开课对象：物理系材料物理专业 （四）课程性质： 本课程是材料物理专业的一门专业选修课。 （五）教学目的 本课程主要介绍薄膜材料的制备及特性。通过学习既可以掌握一些薄膜物理的基本知识，同时也能了解该领域内当前的一些前沿研究进展，开阔眼界，这些都有利于学生将来更好的投入科研工作中去。 （六）教学内容： 本课程主要论述薄膜的制造技术与薄膜物理的基础内容。其中系统介绍了各种成膜技术的基本原理与方法，包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜技术以及膜厚的测量与监控等。同时介绍了薄膜的形成，薄膜的结构与缺陷，薄膜的电学性质、力学性质、半导体特性、磁学性质以及超导性质等。 （七）学时数、学分数及学时数具体分配 学时数：36 学分数：2 （八）教学方式： 课堂教学 （九）考核方式和成绩记载说明： 考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占20％，平时成绩占20％，期末成绩占60％。 二、讲授大纲与各章的基本要求 第一章真空技术基础
教学要点： 通过本章的教学使学生初步了解真空的基本知识，掌握获取一定程度的真空状态的方法及测量手段。 教学时数：4 教学内容： 第一节：真空的基本知识 第二节：稀薄气体的基本性质 第三节：真空的获得 第四节：真空的测量 考核要求： 1．真空的基本知识（识记） 2．稀薄气体的基本性质（领会） 3．真空的获得（领会） 4．真空的测量（识记） 第二章真空蒸发镀膜法 教学要点： 了解真空蒸发镀膜的基本原理，了解蒸发特性以及相应的膜厚分布特点，了解膜厚和沉积速率的测量与监控方法。 教学时数：4 教学内容： 第一节：真空蒸发原理 第二节：蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 第三节：蒸发源的类型 第四节：合金及化合物的蒸发 第五节：膜厚和沉积速率的测量与监控 考核要求： 1．真空蒸发基本原理（领会） 2．蒸发源的特性及膜厚分布（识记） 3．蒸发源的类型（识记） 4．膜厚和沉积速率的测量与监控（领会） 5．合金及化合物的蒸发（领会） 第三章溅射镀膜 教学要点： 了解溅射法制备纳米薄膜的基本原理，掌握溅射法制备的特点，熟悉溅射镀膜的几种基本类型，了解溅射镀膜的厚度分布特点，明确如何控制厚度均匀性指标。 教学时数：4 教学内容： 第一节：溅射镀膜的特点 第二节：溅射的基本原理 第三节：溅射镀膜类型 第四节：溅射镀膜的厚度均匀性 考核要求：
第三章 薄膜沈积
第三章薄膜沈積(Thin Film Deposition) 3-1 何謂薄膜沈積 在機械工業、電子工業或半導體工業領域，為了對所使用的材料賦與某種特性在材料表面上以各種方法形成被膜（一層薄膜），而加以使用，假如此被膜經由原子層的過程所形成時，一般將此等薄膜沈積稱為蒸鍍（蒸著）處理。採用蒸鍍處理時，以原子或分子的層次控制蒸鍍粒子使其形成被膜，因此可以得到以熱平衡狀態無法得到的具有特殊構造及功能的被膜。 薄膜沈積是目前最流行的表面處理法之一，可應用於裝飾品、餐具、刀具、工具、模具、半導體元件等之表面處理，泛指在各種金屬材料、超硬合金、陶瓷材料及晶圓基板的表面上，成長一層同質或異質材料薄膜的製程，以期獲得美觀耐磨、耐熱、耐蝕等特性。 薄膜沈積依據沈積過程中，是否含有化學反應的機制，可以區分為物理氣相沈積（Physical Vapor Deposition，簡稱PVD）通常稱為物理蒸鍍及化學氣相沈積（Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD）通常稱為化學蒸鍍。 隨著沈積技術及沈積參數差異，所沈積薄膜的結構可能是『單晶』、『多晶』、或『非結晶』的結構。單晶薄膜的沈積在積體電路製程中特別重要，稱為是『磊晶』(epitaxy)。相較於晶圓基板，磊晶成長的半導體薄膜的優點主要有：可以在沈積過程中直接摻雜施體或受體，因此可以精確控制薄膜中的『摻質分佈』(dopant profile)，而且不包含氧與碳等雜質。
3-2 薄膜沈積機制 薄膜的成長是一連串複雜的過程所構成的。圖（一）為薄膜成長機制的說明圖。圖中首先到達基板的原子必須將縱向動量發散，原子才能『吸附』(adsorption)在基板上。這些原子會在基板表面發生形成薄膜所須要的化學反應。所形成的薄膜構成原子會在基板表面作擴散運動，這個現象稱為吸附原子的『表面遷徙』(surface migration)。當原子彼此相互碰撞時會結合而形成原子團過程，稱為『成核』(nucleation)。 原子團必須達到一定的大小之後，才能持續不斷穩定成長。因此小原子團會傾向彼此聚合以形成一較大的原子團，以調降整體能量。原子團的不斷成長會形成『核島』(island)。核島之間的縫隙須要填補原子才能使核島彼此接合而形成整個連續的薄膜。而無法與基板鍵結的原子則會由基板表面脫離而成為自由原子，這個步驟稱為原子的『吸解』(desorption)。PVD與CVD的差別在於：PVD的吸附與吸解是物理性的吸附與吸解作用，而CVD的吸附與吸解則是化學性的吸附與吸解反應。 圖（一）薄膜沈積機制的說明圖
功能性薄膜材料项目建议书
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报告说明 近年来，随着我国国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，我国的汽车工业发展迅速。中国汽车工业协会统计数据显示， 2017年，我国汽车产、销量分别为2,902万辆和2,888万辆，同比增 长3.19%和3.04%。中国汽车行业协会预测，2018年我国汽车的销售量将增长至2,987万辆。 本期项目总投资包括建设投资、建设期利息和流动资金。根据谨 慎财务估算，项目总投资31752.33万元，其中：建设投资27440.79 万元，占项目总投资的86.42%；建设期利息490.00万元，占项目总投资的1.54%；流动资金3821.54万元，占项目总投资的12.04%。 根据谨慎财务测算，项目正常运营每年营业收入84300.00万元， 综合总成本费用68201.25万元，净利润9715.74万元，财务内部收益 率12.77%，财务净现值3425.07万元，全部投资回收期5.34年。本期项目具有较强的财务盈利能力，其财务净现值良好，投资回收期合理。 本期项目技术上可行、经济上合理，投资方向正确，资本结构合理，技术方案设计优良。本期项目的投资建设和实施无论是经济效益、社会效益等方面都是积极可行的。
实现“十三五”时期的发展目标，必须全面贯彻“创新、协调、 绿色、开放、共享、转型、率先、特色”的发展理念。机遇千载难逢，任务依然艰巨。只要全市上下精诚团结、拼搏实干、开拓创新、奋力 进取，就一定能够把握住机遇乘势而上，就一定能够加快实现全面提 档进位、率先绿色崛起。 该报告是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策 之前，对拟建项目进行全面技术经济分析论证的科学方法，在投资管 理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等 进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上， 综合论证项目建设的必要性，财务的盈利性，经济上的合理性，技术 上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性，从而为投资决 策提供科学依据。 本期项目是基于公开的产业信息、市场分析、技术方案等信息， 并依托行业分析模型而进行的模板化设计，其数据参数符合行业基本 情况。本报告仅作为投资参考或作为学习参考模板用途。
第六章薄膜材料及其应用
第六章 薄膜材料及其应用（1） 主要内容 一、超硬薄膜二、智能薄膜三、纳米薄膜 四、三族元素氮化物薄膜五、巨磁和庞磁薄膜六、铁电薄膜七、红外敏感薄膜八、人工周期调制材料 一、超硬薄膜 材料的硬度不仅取决于材料的宏观性质（弹性和塑性） ，而且 也取决于材料的微观性质（原子间的相互作用力） 。合成超硬材 料对于了解原子间相互作用的微观特性与宏观特性间的基本关系，以及纯技术的应用都十分重要。超硬材料（包括已有超硬材料和理论预言超硬材料）可以分为三类：1.由周期表中第2、3周期的轻元素所形成的共价和离子-共价化合物； 2.特殊共价固体，包括各种结晶和无序的碳材料； 3. 与轻元素形成的部分过渡金属化合物，如：硼化物、碳化物、氮化物和氧化物。 超硬材料的特点1. 超硬材料在正常条件下大多是亚稳相； 2. 绝大多数超硬材料都是共价型或离子型固体； 3. 过渡金属化合物超硬材料具有共价键和金属键； 4. 超硬材料在元素周期表中都由位于中间位置的主族元素组成，这些元素具有最小离子、 共价或金属半径，且固态中的原子间具有 最大的结合能； 5. 元素中电子壳层的周期填充使固体中的原子半径或分子体积呈规律性变化； 6. 元素固相在变化时，如具有最小摩尔体积，则具有最大的体弹性模量、最大的结合能和最高的熔点。满足 Aleksandrov 关系： k 为体弹性模量，Vm 为摩尔体积，Ec 为结合能 对单一元素的固体， 绝大多数在1-4； （一）由原子序数较小的元素形成的超硬化合物 这些超硬材料由位于第 2、3周期中的元素如：铍、硼、碳、氮、氧、铝、硅、磷 的化合物组成。它们能形成三维刚性点阵、原 子间具有较强的共价键。典型的离子-共价化合物例子是氧化物，如：刚玉 Al2O3，超石英（SiO2的高压相）。 这些超硬化合物主要有：BeO 、B6O 、P2O5、Al-B-O 系统、CNx 、SiC 、Be2C 、Si3N4及其它硼碳化合物、硼磷化物、硼硅化物等。 （二）碳材料 由于C 原子间存在不同类型的化学键合，所以C 存在大量的同素异构体和无序相。如sp3 C 杂化键合形成的金刚石，是最硬的 的已知材料。所以可将碳划到特殊材料。 m c V E k 16 0.5/E kV c m
第七章 无机高分子材料及其应用
摘要本文简要地介绍了无机高分子地定义、分类，以及一些重要无机高分子材料地性能及其应用. 关键词无机高分子材料无机聚合物性能和应用 、前沿 随着人们对健康、安全、环境意识地强化，尤其天然气和石油资源地日趋耗竭，材料未来总地发展趋向于：逐步由非金属材料部分地替代金属材料，而在非金属材料中，无机材料在许多领域中将越来越多地取代有机材料.因此，由蕴藏量极其丰富而廉价地无机矿物制备无毒、耐高温、耐老化、高强度甚至多功能化地无机材料是当今世界材料学研究地重要方向之一.无机高分子材料因能符合这些要求而日益引起重视.个人收集整理勿做商业用途 无机高分子也称为无机聚合物，是介于无机化学和高分子化学之间地古老而又新兴地交叉领域.实际上，传统地无机化学中许多内容属于无机聚合物，许多无机物本身就是聚合物，例如金刚石、二氧化硅、玻璃、陶瓷和氧化硼.第一届国际无机聚合物会议于年召开，会上把无机聚合物定义为：凡在主链上不含碳原子地多聚化合物称为无机聚合物，如此定义相当于把离子晶体及固态金属也包括在内，故后来有人建议把无机聚合物定义为:主链由非碳原子共价键结合而成地巨大分子.个人收集整理勿做商业用途 、无机高分子地分类 均链聚合物 主链由同种元素组成地聚合物为均链聚合物. 周期表中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ主族地大部分元素及Ⅲ族地元素能生成均链聚合物.例如金刚石和石墨，三维网络固态聚合物、、、、、、、和地聚合分子等.但由于形成主链地同种原子之间地键能低于———键能，表现为稳定性甚差、易分解，而且当前合成地均链聚合物聚合度甚低，所以缺乏应用价值.个人收集整理勿做商业用途 表一原子之间键能（计算值） 均链键能（）杂链键能（） 化学键键能化学键键能 —— —— —— —— —— —— —— — ——
薄膜材料与薄膜技术复习资料完整版
薄膜材料与薄膜技术 第一章 1.真空度划分： 粗真空：105-102Pa 接近大气状态热运动为主 低真空：102-10-1Pa 高真空：10-1-10-6Pa 超高真空：<10-6Pa 2.吸附与脱附物理吸附与化学吸附 气体吸附：固体表面捕获气体分子的现象 物理吸附：没有选择性、主要靠分子之间的吸引力、容易发生脱附、一般只在低温下发生 化学吸附：在较高温度下发生、不容易脱附，只有气体和固体表面原子接触生成化合物才能产生吸附作用。 气体脱附：是吸附的逆过程。 3.旋片式机械真空泵 用油来保持各运动部件之间的密封，并靠机械的办法，使该密封空间的容积周期性地增大，即抽气；缩小，即排气，从而达到连续抽气和排气的目的。 4.分子泵 牵引泵：结构简单、转速小、压缩比大（效率低） 涡轮式分子泵：抽气能力高、压缩比小（效率高） 5.低温泵 深冷板装在第二级冷头上，温度为10-20k，板正面光滑的金属表面可以去除氮、氧等气体，反面的活性炭可以吸附氢、氦、氖等气体。通过两极冷头的作用，可以达到去除各种气体的目的，从而获得超高真空状态。 6.真空的测量 电阻真空计：压强越低，电阻越高（p↓→R↑）测量范围105---10-2Pa 热偶真空计：压强越低，电动势越高（p↓→?↑）测量范围102----10-1Pa
电离真空计：三种（BA型、热阴极、冷阴极） A：灯丝（发射极）F：栅极（加速极）G：收集极 第二章 1.薄膜制备的化学方法 以发生一定化学反应为前提，由热效应引起或由离子的电致分离引起。（热激活、离子激活）2.热氧化生长 在充气条件下，通过加热基片的方式可以获得大量的氧化物、氮化物和碳化物薄膜。 3.化学气相沉积 优缺点： 优点（记住四条）： ①成核密度高，均匀平滑的薄膜。 ②绕射性好，对于形状复杂的表面或工件的深孔、细孔等都能均匀覆膜。 ③不需要昂贵的真空设备。 ④残余应力小，附着力好，且膜致密，结晶良好。 ⑤可在大尺寸基片或多基片上进行。可一制备金属和非金属薄膜，成膜速率快，面积大。缺点： ①反应温度太高，而许多基材难以承受这样的高温②反应气体可能与设备发生化学反应。三个过程：反应物输运、化学反应、去除附产物 分类：常压式、低压式（NPCVD、LPCVD）热壁（>500℃）、冷壁（LTCVD） 发生的典型化学反应（记住四条）：分解反应、还原反应、氧化反应、氮化反应、碳化反应按照不同激活方式分类：
薄膜材料与薄膜技术习题4-6
第四章薄膜的形成与生长 1、详述薄膜生长过程中具有明显特征的生长顺序（沉积阶段）。 2、类液体合并机理认为岛的少量移动可能因素有哪些？ 答：（1）入射荷能气相原子撞击引起的动量传递，（2）岛间具有电荷而产生的静电吸引等。（3）施加横向电场产生加速合并等实验观察也说明了小岛移动的发生。 3、决定聚集和膜生长的重要因素是吸附原子的迁移率，简述影响吸附原子迁移率的主要因素。 4、薄膜成核生长阶段的高聚集来源于哪些原因？ 5、详述薄膜生长的三种模式及生长条件，并给出示意图。 第五章薄膜表征 1、何为自发辐射？ 2、何为电子能量损失谱（EELS）？ 3、红外吸收和拉曼散射的原因是什么，为什么某些分子振动对红外吸收敏感，而另一些分子振动则对拉曼散射敏感？ 4、为什么说红外吸收和拉曼散射的选择定则与分子振动的对称性密切相关？ 5、薄膜应力有哪两类，它们各自形成的原因是什么？ 6、薄膜应力的一般形式有哪些？ 7、当薄膜的厚度t f相对与基片的厚度t s很小时，薄膜与基片膨胀系数的相对大小对薄膜应力的性质的影响如何？当应力过大时薄膜会产生何现象？ 7、根据基片应变量求薄膜变形量的方法有哪些？ 8、简述薄膜应力对X 射线衍射峰的影响规律及利用X 射线衍射技术测量薄膜应力的两种方法。 第六章薄膜材料 1、超硬材料（硬度超过40GPa）可以划分为哪三类？ 2、金刚石的CVD 制备过程中，原子氢的特殊作用有哪些？ 3、DLC合成方法可以分几类，各包括哪几种技术？ 4、何为智能材料？
5、何为形状记忆效应？ 6、何为马氏体相变、马氏体变体和形状记忆效应的机制？ 7、何为应力诱发马氏体相变？ 8、何为超弹性？ 9、形状记忆合金的相变伪弹性和形状记忆效应的区别？ 10、使溅射沉积的NiTi 膜具有记忆形状存在有哪两种方法？ 11、何为纳米材料？纳米材料可分为哪三大类别？它们各自的制备方法和主要应用实例？ 12、从nc-TiN/Si3N4和nc-TiN/a-C纳米复合薄膜的有关工作可以得到一些构筑纳米复合材料（具有增强的力学性质）的普遍原理是什么？
薄膜材料与技术_试题A卷试题_答案
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 n 221πσλ=
硅薄膜材料
第七章硅薄膜材料 硅材料最重要的形式是硅单晶，它们在微电子工业和太阳能光伏工业已经广泛应用。但是，受单晶硅材料价格和单晶硅电池制备过程的影响，若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本非常困难。作为单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳电池，其中包括非晶硅薄膜太阳电池、铜铟锡和碲化镉薄膜电池、多晶硅薄膜太阳电池。在这几种薄膜电池中，最成熟的产品当数非晶硅薄膜太阳电池，在世界上已经有多家公司在生产该种电池的产品，其主要优点是成本低，制备方便，但也存在严重的缺点，即非晶硅电池的不稳定性，其光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减，另外非晶硅薄膜太阳电池的效率也较低，一般在8％到10％，铜铟硒和碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜电池高，成本较单晶硅电池低，并且易于大规模生产，还没有效率衰减问题，似乎是非晶硅薄膜电池的一种较好的替代品，在美国已有一些公司开始建设这种电池的生产线。但是这种电池的原材料之一镉对环境有较强的污染，与发展太阳电池的初衷相背离，而且硒、铟、碲等都是较稀有的金属，对这种电池的大规模生产会产生很大的制约。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅量远较单晶硅少，又无效率衰减问题，并且有可能在廉价底材上制备，其成本预期要远低于体单晶硅电池，实验室效率已达18％，远高于非晶硅薄膜电池的效率。因此，多晶硅薄膜电池被认为是最有可能替代单晶硅电池和非晶硅薄膜电池的下一代太阳电池，现在已经成为国际太阳能领域的研究热点。 本章介绍非晶硅薄膜和多晶硅薄膜，指出材料的特点和性质、材料的制备方法等。 7.1 非晶硅薄膜材料 非晶硅（amorphous silicon，简称a-Si）是重要的薄膜半导体材料，它具有独特的物理性能，可以大面积加工，因此，作为太阳能光电材料已经在工业界广泛应用，同时，它还在大屏幕液晶显示、传感器、摄像管等领域有着重要的应用。非晶硅薄膜电池材料是硅和氢的一种合金，是一种资源丰富和环境安全的材料。它一般利用化学气相沉积技术，通过硅烷等气体的热分解，在廉价的衬底上沉积而成。它具有制备方法简单、工艺成本低、制备温度低、可以大面积的制备等优点，已经在太阳电池上大规模应用。 非晶硅薄膜电池是目前公认的环保性能最好的太阳电池。早在20世纪60年代，人们就开始非晶硅的基础研究，开始致力于制备a-Si薄膜材料。70年代发生的有名的能源危机，催促科学家把对a-Si材料的一般性研究转向廉价太阳电池应用技术创新，研究发现，太阳电池可用廉价的非晶硅薄膜材料和工艺制作。1976年，卡尔松（D. E. Carlson）等人首先报道了利用非晶硅薄膜制备太阳电池，其光电转换效率为2.4%。在上世纪80年代中期，世界上太阳能电池的总销售量中非晶硅已占有40％，出现了非晶硅、多晶硅和单晶硅的三足鼎立之势。时至今日，非晶硅薄膜太阳电池已发展成为实用廉价的太阳电池品种之一，具有相当的工业规模。其应用范围小到手表、计算器电源，大到10 MW级的独立电站，对太阳能光伏产业的发展起了重要的推动作用。 7.1.1非晶硅薄膜的特征及基本性质 非晶硅没有块体材料，只有薄膜材料，所以，非晶硅即是指薄膜非晶硅或非晶硅薄膜。和晶体硅相比，非晶硅薄膜具有制备工艺简单、成本低和可大面积连续生产的优点。在太阳电池领域，其优点具体表现为[1-3]：①材料和制造工艺成本低。这是因为非晶硅薄膜太阳电
第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力
第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力 章小结 本章介绍了容器承压时器壁内存在的三种性质不同的应力，即一次薄膜应力，一次弯曲应力和边界应力。这三种应力在容器的强度计算中将不同程度的涉及。其中一次薄膜应力是最基本的，在下一章中容器强度计算的讨论基本上是以薄膜应力为基础展开的，所以在三种应力中，薄膜应力是必须掌握的重点。一次弯曲应力虽然也是十分重要的，但是在压力容器中以弯曲为主的受压元件较少，所以从强度计算的数量来说远少于薄膜应力。二次应力由于它的产生原因不同于一次应力，而且又是考虑容器强度问题时不能回避的应力，所以对于二次应力的产生原因、性质特点、限制条件我们都作了定性的分析讨论。通过这种讨论应该了解在什么情况下以及为什么可以不考虑二次应力而在另外一些情况下又为什么必须考虑二次应力。有了这个基础，才能够理解下一章将要讨论的压力容器强度计算与结构设计中对一些问题的处理。 7.1 回转壳体中的薄膜应力 1.容器是化工生产所用各种设备外部壳体的总称。 2.容器一般是由筒体、封头、法兰、支座、接管及人孔等元件构成。筒体和封头是容器的主体。 3.压力容器壳体除平板形封头外都是回转壳体。 4.以任何直线或平面曲线为母线，绕其同平面曲线为母线，绕其同平面内的轴线旋转一周后形成的曲面，称为回转曲面。 5.过球形壳体上任何一点和球心，不论从任何方向将球形壳体截开两半，都不可以利用受力平衡条件求得截面上的薄膜应力为σ=pD/4δ。 6.与圆筒形壳体相比，球形壳体上的薄膜应力只有圆筒形壳体上最大薄膜应力值得一半。 7.圆锥形壳体中间面的母线虽然也是直线，但它不是平行于回转轴，而是与回转轴相交，其交角称为圆锥形壳体的半锥角。正是由于这个缘故，圆锥形壳体中面上沿其母线上各点的回转半径不相等。因此，圆锥形壳体上的薄膜应力从大端到小端是不一样的。
功能薄膜材料应用概述
功能薄膜材料应用概述 高性能材料的领先制造商英国威格斯公司(Victrex )日前正致力于推广可应用于电子元器件和电子设备的VICTEREX PEEK 产品，包括VICTREX PEEK 聚合材料和最新推出的APTIV 薄膜。这些材料主要针对高端应用市场。目前，PEEK 等高性能材料已经广泛应用于电子设备及其关键元件和部件中，如手机、电池、线路板、硬盘驱动器(HDD)、打印机、计算机、发光二极管(LED)、开关及连接插头等应用。 新型APTIV 薄膜是基于Victrex PEEL 聚合材料的 创新型薄膜，用途也非常广泛，典型的应用案例包 括用于DVD 主轴马达的止推垫圈、采用矿物填充 级APTIV 薄膜用于扬声器扩音器球顶和表面贴装 动圈麦克风等。这些材料独特的综合性能可帮助电 子厂商和终端用户轻松满足RoHS 和WEEE 等强 制性指令的要求，并实现最理想的性能、质量和成 本目标。 随着终端市场对电子产品的要求越来越高，如必须 能够承受各种严酷的运行环境、必须是环保型产 品、以及必须是高安全性产品，电子设备和元器件 供应商也对材料提出了更严格的要求，包括更高的 耐热性、更高的机械强度和可加工性等。与此同时，随着当今电子产品的工作频率越来越高，以及无线 电子产品采用的载波频率越来越高，客户也开始越 来越关注终端产品的散热问题，并对材料提出越来越高的热性能要求和介电性能要求(即在很高频率下仍能保持很好的绝缘性能)。 PEEK 是一种于1978年由ICI 发明的聚合材料，其本身的特性包括：高温条件下机械强度高、连续使用温度高达260℃、热变形温度高于300℃、低蠕变性、低吸湿性、低热膨胀性、优异抗磨性、高强度、高尺寸稳定性、高抗化学特性、高耐腐蚀性和易于加工等。它是用于电子元器件和电子设备的理想材料选择，不仅表面硬度高，具备出色的抗磨性，而且燃烧时产生的副产品无毒性，符合安全要求。PEEK 材料还可在最大限度地保证电子产品稳定性和可靠性的同时，帮助客户节约总体成本。此外，VICTEREX PEEK 产品可轻易挤压成形、加工和注模制造，可充分满足客户差异化的制造需求。 PEEK 材料的卓越性能可以使它用于替代其它具有高性能和易于加工的聚合材料，也可以用于替代某些部位的金属/合金/金属复合物、陶瓷、制造成本和消耗高的部件以及复合物。该材料可分为高温级、特殊耐磨级、碳纤维增强级、玻璃纤维增强级、无填充级，它可以以粉末或粒状形式提供给客户，也可以按照450标准流动性、150易流动性和90高流动性形式供应。 APTIV 薄膜在柔性PCB 中的需求最大。
第七章答案
武 汉 大 学 第七章 新型分离技术 7.1 膜分离技术 7.1.1 一、膜分离过程概述 膜分离（Membrane Separation ）是以选择性透过膜为分离介质， 在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜， 从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。 膜分离所用的膜可以是固相、液相，也可以是气相，而大规模工业应用中多数为固体膜。 物质选择透过膜的能力可分为两类： 借助外界能量，物质发生由低位到高位的流动； 借助本身的化学位差，物质发生由高位到低位的流动。 操作的推动力可以是膜两侧的压力差、浓度差、电位差、温度差 等。依据推动力不同，膜分离又分为多种过程，表1列出了几种主要膜分离过程的基本特性，图1给出了各种膜过程的分离范围。 反渗透、纳滤、超滤、微滤均为压力推动的膜过程，即在压力的 作用下，溶剂及小分子通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。 反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（包括离子）而使 溶剂通过，操作压力较高，一般为2～10MPa ； 纳滤膜孔径为2～5nm ，能截留部分离子及有机物，操作压 力为0.7～3 MPa ；
武 汉 大 学 超滤膜孔径为2～20nm ，能截留小胶体粒子、大分子物质，操作压力为0.1～1 MPa ； 微滤膜孔径为0.05～10μm ，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，操作压力为0.05～0.5 MPa 。 电渗析采用带电的离子交换膜，在电场作用下膜能允许阴、阳离 子通过，可用于溶液去除离子。气体分离是依据混合气体中各组分在 膜中渗透性的差异而实现的膜分离过程。渗透汽化是在膜两侧浓度差的作用下，原料液中的易渗透组分通过膜并汽化，从而使原液体混合物得以分离的膜过程。 传统的分离单元操作如蒸馏、萃取、吸收等，也可以通过膜来实现，即为膜蒸馏、膜萃取、膜吸收与气提等，实现这些膜过程的设备统称为膜接触器，包括液-液接触器、液-气接触器等。 二、膜分离特点 与传统的分离操作相比，膜分离具有以下特点： （1）膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离； （2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低； （3）膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料； （4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维护 都十分方便。
薄膜材料与薄膜技术复习题
《薄膜材料与薄膜技术》复习题 1.薄膜材料与体材料的联系与区别。 1. 薄膜所用原料少，容易大面积化，而且可以曲面加工。例：金箔、饰品、太阳能电池，GaN，SiC，Diamond 2. 厚度小、比表面积大，能产生许多新效应。如：极化效应、表面和界面效应、耦合效应等。 3. 可以获得体态下不存在的非平衡和非化学计量比结构。如：Diamond: 工业合成, 2000℃，5.5万大气压, CVD生长薄膜:常压，800度.Mgx Zn1-x O: 体相中Mg的平衡固溶度为0.04, PLD法生长的薄膜中，x可0~1. 4. 容易实现多层膜，多功能薄膜。如：太阳能电池、超晶格： GaAlAs/GaAs 5. 薄膜和基片的粘附性，一般由范德瓦耳斯力、静电力、表面能（浸润）和表面互扩散决定。范德瓦耳 2. 真空度的各种单位及换算关系如何？ ●1pa=1N/m2(1atm)≈1.013×105Pa(帕) ●1Torr≈1 / 760atm≈1mmHg ●1Torr≈133Pa≈102 Pa ●1bar = 0.1MPa 3. 机械泵、扩散泵、涡轮分子泵和低温泵的工作原理是什么？ 旋片式机械泵 工作过程： 1.气体从入口进入转子和定子之间 2.偏轴转子压缩空气并输送到出口 3.气体在出口累积到一定压强，喷出到大气 工作范围及特点： Atmosphere to 10-3 torr 耐用，便宜 由于泵的定子、转子都浸入油中，每周期都有油进入容器，有污染。 要求机械泵油有低的饱和蒸汽压、一定润滑性、黏度和高稳定性。 油扩散泵 1. 加热油从喷嘴高速喷出，气体分子与油分子碰撞实现动量转移，向出 气口运动，或溶入油中，油冷凝后，重新加热时，排出溶入的气体，并 由出气口抽出； 2. 需要水冷，前级泵 3. 10-3 to 10-7 Torr (to 10-9 Torr，液氮冷阱) 优点：耐用、成本低，抽速快无震动和声音 缺点：油污染 涡轮分子泵特点： 1. 气体分子被高速转动的涡轮片撞击，向出口运动 2.多级速度：30,000-60,000 rpm.转子的切向速度与分子运动速率相当 3. Atmosphere to 10-10 Torr 4. 启动和关闭很快 5. 无油，有电磁污染 6. 噪声大、有振动、比较昂贵.