薄膜制备技术：第一部分 绪论 田民波
薄膜科学与技术教学大纲
《薄膜科学与技术》教学大纲一、课程简介课程名称：薄膜科学与技术 Science and Technology of Thin Films课程类型：专业课（选修）学时：48学分：3开课学期：7开课对象：材料物理专业先修课程：固体物理导论；材料分析测试技术参考教材：1．郑伟涛《薄膜材料与薄膜技术》化学工业出版社2．田民波《薄膜技术与薄膜材料》清华大学出版社3．杨邦朝《薄膜物理与技术》电子科技大学出版社4．唐伟忠《薄膜材料制备原理，技术及应用》冶金工业出版社二、课程性质、目的与任务《薄膜科学与技术》是“材料物理”专业本科生拓展知识面的选修课程，它也适合材料类其它专业学生选修。
学生在已具备一定的固体物理导论、材料分析测试技术等知识的基础上，通过本课程了解薄膜的基本概念、特殊性和重要性；掌握薄膜材料的制备方法、形成过程、表征方法、性质及应用。
薄膜是材料的一种特殊形态。
薄膜科学是现代材料科学中极其重要和发展最为迅速的一个分支，已成为微电子学、光电子学、磁电子学等新兴交义学科的材料基础，成为了构筑高新技术产业的基本要素。
通过对薄膜科学与技术课程的学习，并通过相关资料查询、阅读、专题报告及综合分析与讨论，逐渐使学生掌握薄膜基本概念、特殊性、制备方法、生长理论和研究方法，为今后从事薄膜材料及相关材料领域的研究和工作打下良好的基础。
三、教学基本要求1. 了解和掌握薄膜的定义、分类、特殊性和重要性。
2. 掌握与薄膜制备和研究相关的真空基础知识。
3. 掌握薄膜材料的制备方法及原理。
4. 掌握薄膜的成核和生长理论；5. 掌握薄膜的厚度、结构、成份、原子化学键合、应力、附着力的表征分析方法。
6. 了解薄膜材料的性质及应用。
本课程介绍薄膜的基础知识和研究进展。
重点要求掌握薄膜材料的制备方法及表征技术。
课程较全面地介绍了薄膜材料的各种制备方法、生长过程和表征方法，具有较好的广度和深度。
使学生基本具备相关资料综合分析和整理能力。
溅射薄膜制备技术优秀课件
高的气压下，平均自由程短，不能获得足够的能量
使离子被加速。
溅射薄膜制备技术优秀课件
2）辉光放电的I－V特性
被激导电及 非自持暗放电
自持暗放电
直流辉溅光射薄放膜制电备技的术优秀伏课件安特性曲线
●AB段：电压增加，而电流密度增加很小，说明电 压不够。
●BC段：电压不变，电流密度增加很快。说明电离 已经产生，但电源的阻抗很大。
克鲁克斯暗区：电子能量太大，不易与正离子复合发光。 电离产生低速电子。
负辉光区：大量电离区，产生大量的正离子，正离子与 电子复合发光。该区是正的空间电荷区， 也是主要的压降区。
法拉第暗区：少数电子穿过负辉光区，电子动能小。 正光柱区： 上述少数电子加速，产生电离。 负辉光区以后：等离子体密度低，几乎无电压降，类似
解释：溅射与热蒸发 二者的复合作 用。
溅射薄膜制备技术优秀课件
2. 溅射原子的角度分布
2.1 与入射离子能量的关系
现象：入射离子能 量越高，角分布越 趋向于余弦分布， 但在低能状态下 （几千ev）并非如 此。欠余弦分布。
溅射薄膜制备技术优秀课件
蒸发原子的角分 布为余弦分布。
2.2 与入射离子的角度的关系
等 离 子 空 间
溅射薄膜制备技术优秀课件
第二节、溅射的基本原理
1、溅射时入射粒子的来源：气体放电 所谓气体放电是指电流通过气体的现
象，气体放电将产生等离子体。一般是利 用辉光放电，根据所加电场的不同，又分 为直流辉光放电、射频辉光放电，而其他 如三极溅射、磁控溅射时的辉光放电都是 在此基础上的改进。
2、为什么用氩等溅射惰薄膜性制备技气术优秀体课件？
3、辉光放电过程
定义：是指在低气压（1～10Pa）的稀薄气体中，在 两个电极间加上电压时产生的一种气体放电现象。
2018--薄膜材料与技术-第1章-真空技术基础
薄膜在基片上 形成，可分为
凝结 形核 长大
阶段
伴随复杂物理化学过程
涉及
材料学 物理学 化 学
薄膜材料与技术
制备技术
主要研究：各种薄膜材 料的
形成机制 成分结构
特性性能
西安理工大学
Xi'an University of Technology
教学要求和考核方式：
1、不缺课，杜绝迟到，认真听讲，独立思考； 2、要复习并独立完成作业，作业要评分； 3、开卷考试，考核成绩 ＝ 作业（10%）+ 课堂（10%）+ 考试（80%）。
西安理工大学
Xi'an University of Technology
-3-
薄膜材料与技术
材料科学与工程学院 2018 ©
Thin Film Materials & Technologies
薄膜材料与技术 Thin Film Materials & Technologies
武涛 副教授 2018年 秋季学期
西安理工大学
Xi'an University of Technology
-1-
薄膜材料与技术
材料科学与工程学院 2018 ©
■ 换句话说，由于液柱形成的压力与环境气压互相平衡， 可以用 水银柱产生的压力 作为 大气压 的量度 ！ 把高度为760 mm的水银柱所产生的压力定义为1个大气压 (1 atm） 1 atm = 760 mmHg（Torr，托）
西安理工大学
Xi'an University of Technology
-7-
薄膜材料与技术
材料科学与工程学院 2018 ©
1 真空技术基础
薄膜材料制备原理、技术及应用
薄膜材料制备原理、技术及应用1. 引言1.1 概述薄膜材料是一类具有微米级、甚至纳米级厚度的材料，其独特的性质和广泛的应用领域使其成为现代科学和工程中不可或缺的一部分。
薄膜材料制备原理、技术及应用是一个重要且广泛研究的领域，对于探索新材料、开发新技术以及满足社会需求具有重要意义。
本文将着重介绍薄膜材料制备的原理、常见的制备技术以及不同领域中的应用。
首先，将详细讨论涂布法、旋涂法和离子束溅射法等不同的制备原理，分析各自适用的场景和优缺点。
然后，将介绍物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的薄膜制备技术，并比较它们在不同实际应用中的优劣之处。
最后，将探讨光电子器件、传感器和生物医药领域等各个领域中对于薄膜材料的需求和应用，阐述薄膜材料在这些领域中的重要作用。
1.2 文章结构本文将按照以下顺序进行介绍：首先，在第二部分将详细介绍薄膜材料制备的原理，包括涂布法、旋涂法以及离子束溅射法等。
接着，在第三部分将探讨物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的制备技术。
然后，在第四部分将介绍薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的应用，包括各个领域需求和现有应用案例。
最后，在结论部分对整篇文章进行总结，并提出未来研究方向和展望。
1.3 目的本文旨在全面系统地介绍薄膜材料制备原理、技术及应用，为读者了解该领域提供一个基本知识框架。
通过本文的阐述，读者可以充分了解不同的制备原理和方法，并了解到不同领域中对于特定功能或性质的薄膜材料的需求与应用。
同时，本文还将重点突出薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的重要作用，以期为相关研究提供参考和启发。
以上为“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写，请根据需要进行修改补充完善。
2. 薄膜材料制备原理：2.1 涂布法制备薄膜：涂布法是一种常见的制备薄膜的方法，它适用于各种材料的制备。
首先，将所需材料以溶解或悬浮态形式制成液体，然后利用刷子、喷雾或浸渍等方式将液体均匀地涂敷在基板上。
材料科学中的薄膜制备技术
材料科学中的薄膜制备技术材料科学是研究物质的组成、结构、性质及其应用的学科。
薄膜制备技术是材料科学中的一个重要分支，它可以制备具有特殊性质的薄膜材料，广泛应用于各个领域。
本文将介绍薄膜制备技术的基本原理、分类以及应用。
一、薄膜制备技术的基本原理薄膜制备技术是指在基底表面上制备出一层较薄的材料，并形成具有特定形态和性质的结构。
薄膜制备技术的基本原理是控制材料的沉积速度和沉积粒子的能量，使它们在表面上形成均匀且密实的结构。
薄膜制备技术主要涉及到材料的选择、沉积方法、基底表面处理等方面。
1. 材料选择在薄膜制备技术中，选择适合的材料是关键步骤。
材料的选择应结合材料的物理和化学性质以及其应用要求。
例如，要制备导电薄膜，则应选择导电性能较好的金属材料；如果需要制备光电薄膜，则应选择吸光性能较好的材料。
2. 沉积方法沉积方法是薄膜制备技术的核心。
目前，主要的沉积方法包括物理气相沉积、化学气相沉积、物理溅射沉积、化学溶液法沉积等。
这些方法各有特点，可以根据需要选择合适的方法进行薄膜制备。
例如，物理气相沉积适用于制备高纯度的金属、合金、氧化物等材料；化学溶液法沉积可用于制备复杂的有机、无机薄膜；物理溅射沉积可用于制备高质量的金属薄膜。
3. 基底表面处理基底表面处理是薄膜制备技术中的重要一环。
基底表面处理的主要目的是使基底表面具有良好的结构和清洁度，以便于材料能够在表面上均匀地沉积，并形成具有一定性质的薄膜。
常用的基底表面处理方法包括化学清洗、机械抛光、离子轰击等。
二、薄膜制备技术的分类薄膜制备技术根据材料的制备方式以及沉积方法的不同，可分为多种不同的分类方法。
以下为常见的薄膜制备技术分类：1. 按制备方式分类根据材料的制备方式，薄膜制备技术可分为物理制备和化学制备两大类。
物理制备包括物理气相沉积、物理溅射法、分子束外延法等；化学制备包括化学气相沉积、化学溶液法沉积等。
2. 按基底材料分类根据基底材料的性质，薄膜制备技术可分为无机基底薄膜和有机基底薄膜两大类。
薄膜的制备工艺
03 薄膜制备工艺流程
原料选择与处理
根据薄膜性能要求选择合适的原料 对原料进行纯化处理确保无杂质 对原料进行干燥处理去除水分 对原料进行表面处理增强附着力
靶材选择与制备
靶材种类：根 据薄膜性质和 应用需求选择
合适的靶材
靶材纯度：高 纯度靶材有利 于获得高质量
薄膜
靶材制备方法： 真空熔炼、粉
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
表面化学性质分析：研究薄膜表面 的化学基团、反应活性等。
化学稳定性分析：测试薄膜在各种 环境条件下的化学稳定性如耐腐蚀、 抗氧化等性能。
薄膜的机械性能表征
拉伸测试：测量薄膜在拉伸 应力下的行为表征其抗拉强 度和延展性。
硬度测试：通过硬度计测量 薄膜表面的硬度反映其耐磨 性。
半导体薄膜的制备技术
物理气相沉积技术：利用物理方法如真空蒸发、溅射等将材料气化后沉积成薄膜。 化学气相沉积技术：利用化学反应将气态物质转化为固态薄膜。 溶胶-凝胶法：通过溶液中的化学反应将前驱体转化为凝胶再经过热处理形成薄膜。 脉冲激光沉积技术：利用高能脉冲激光将靶材气化在基底上沉积成薄膜。
应用：广泛应用于电子、光学、机 械等领域如半导体器件、太阳能电 池、金属表面防护等
物理气相沉积
定义：利用物理方法将材料气 化并在基材上沉积成膜的工艺
分类：真空蒸镀、溅射镀膜、 离子镀膜等
优点：成膜材料广泛、工艺简 单、环保等
应用：光学、电子、机械、航 空航天等领域
04
不同材料的薄膜制备技 术
金属薄膜的制备技术
电镀法：利用电解原理将金属离子 还原成金属原子并沉积在基材表面 形成金属薄膜。
非金属薄膜的制备技术
化学气相沉积：利用化学反应在基 材表面生成薄膜
薄膜材料制备与技术第一篇
m 为气体的质量，M 为气体的摩尔质量， 为气体分子的
相对原子质量，k 为玻耳兹曼常数，N 为气体分子的个数， n 为单位体积内的分子数，R 为普适气体衡量(摩尔气体常 数)，N0 为阿伏伽德罗常数。
第三章 气体分子运动论
I. 气体分子的运动速度及其分布: 1. 气体分子按速度分布的实验测定 :
实验装置及原理:
Kn﹤1 Kn＝1～110 Kn﹥110
§4-2 气体管路的流导
流导：真空系统中总包括有真空管路，而真空管路中气 体的通过能力称为它的流导。
设某一真空部件使流动着的气体形成一定程度的压力 降低，则其流导C的定义为：
C Q P1 P2
式中，P1和P2为部件两端的气体压力；Q为单位时间内通过该真空部
件的气体流量(L)。
流导的求解：
当不同的流导C1，C2，C3之间相互串连或并联时，形 成的总流导C可以通过下式求出：
串联流导： 1 1 1 1 1
C C1 C2 C3
Cn
并联流导： C C1 C2 C3 Cn
§4-3 真空泵的抽速(Sp)
抽气速率：指在规定压强下单位时间所抽出气体的体积，
N0 p
2MRT
此式称为克努森方程。即：气体分子的通量与气体的压 力成正比，但与气体的热力学温度(?)以及气体的相对原 子质量的1/2此方成反比。
克努森方程的实际应用：计算一下高真空环境中，清洁表 面被环境中的杂质气体分子污染所需要的时间。
假设每一个向清洁表面运动来的气体分子都是杂质，而且， 每一个杂质气体分子都会被表面俘获，利用上式，可以求出表 面完全被一层杂质气体分子覆盖所需要的时间为(N为表面的原 子面密度)：
8N0
n为单位体积内气体分子的数目。
第十二章 薄膜制备技术 第一节 薄膜材料基础
第十二章薄膜制备技术第一节薄膜材料基础一、定义：由离子、原子或分子沉积过程形成的二维材料可以理解为采用一定方法使处于某种状态的一种或几种物质（原材料）的基团以物理或化学的方式附着于另一种物质（衬底材料）表面并在其表面形成一层新的薄层物质。
二、特征：1．具有二维延展性，其厚度方向的尺寸远小于其它方向的尺寸。
2．不管能否形成自持（自支撑）的薄膜，必须有衬底材料，即只有在衬底材料表面才能获得薄膜。
3．可以气态、液态、固体三形态存在于衬底表面上，其中固体薄膜又分为晶态与非晶态两种。
晶态膜又可分为单晶与多晶膜。
从化学角度又可分为有机膜与无机膜等。
4．薄膜厚度尺寸很小，小于几十纳米，通常在1um左右，显示明显的尺寸效应，表面出现块体材料不具备的力、声、热、电、光等物理性质。
三、制备方法：主要有气相成膜、液相成膜。
或分类为物理成膜、化学成膜及物理与化学方法复合的制膜技术。
制备中应考虑的主要问题：1. 制备方法的选择与技术的提高。
2. 工艺流程的优化及平面工艺的兼容性。
3. 降低制备成本与提高薄膜器件性能间平衡。
4. 制备过程的安全性及对环境影响等。
第二节物理成膜一、定义：利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反应而完成薄膜生长过程的技术。
二、分类：真空蒸发镀膜、溅射镀膜、脉冲激光沉积、离子成膜、分子束外延。
三、真空蒸发镀膜。
一）定义：真空室内加热的固体材料被蒸发汽化或升华后，凝结沉积到一定温度的衬底材料表面。
形成薄膜经历三个过程：1、通过一定加热方式使被蒸发材料受热蒸发或升华，由固态或液态变成气态。
2、气态原子或分子在真空状态及一定蒸气压条件下由蒸发源输运到衬底。
3、通过粒子对衬底表面的碰撞，衬底表面对粒子的吸附以及在表面的迁移完成成核与生长过程。
是一个以能量转换为主的过程。
二）常见加热方式有：1、对于单质材料有电阻加热、电子束加热、高频感应加热、电弧加热和激光加热；1）电阻加热作为电阻的蒸发源，通过电流受热后蒸发成膜。
电子薄膜技术PPT课件
17
Changes brings challenges:
Safer, easier, more comfortable, more economy, more happiness.
绪论
18
第18页/共37页
Challenge means opportunity
How can we make devices more
静电复印鼓用seteseteas合金薄膜及非晶硅薄绪论32铁电存储器绪论33课程教学内容绪论34化学镀电镀solgelmod液相外延水热法喷雾热解喷雾水解lb膜pvdcvd常压cvd低压cvd金属有机物cvd等离子体cvd光cvd热丝cvd真空蒸发evaperation溅射sputtering离子镀ionplating绪论35第一章真空技术基础第二章薄膜的物理气相沉积i蒸发法第三章薄膜的物理气相沉积ii溅射法及其他pvd方法第四章薄膜的化学气相沉积第五章化学溶液沉积法制备薄膜第六章薄膜生长过程和薄膜结构第七章薄膜材料的表征方法第八章薄膜材料及其应用绪论36ybco薄膜形貌绪论37在材料科学的各分支中薄膜材料科学发展的地位极为重要
绪论
3
4. 《Material Scienc第e3页o/共f 3T7页hin Films －
第一堂课主要内容
✓ 课程情况介绍 ✓ 课程考核方式 ✓ 薄膜材料的定义 ✓ 薄膜技术的发展 ✓ 课程教学内容
绪论4第4页/共3源自页课堂要求1、上课时必须将手机关机或静音；
2、上课不允许讲话，不允许做与本课程无关的事；
3、有事提前向老师请假（开假条），课上随机点名；
4、上课请杜绝睡觉；
5、如果出现破坏教学恶劣的行为立即上报系或者学
校给予处理；
6、上课不需要带电脑！
薄膜的制备工艺ppt课件
④很容易大面积地在各种不同形状（平板状、圆棒状、圆 管内壁、球状及纤维状等）、不同材料（如金属、玻璃、 陶瓷、高分子等）的基底上制备薄膜，甚至可以在粉体材 料表面制备一层包覆膜，这是其它的传统工艺难以实现的；
在干燥过程中薄膜的横向（平行于基片）收缩完
全被限制，而只能发生沿基片平面法线方向的纵
向收缩。
33
⑤焙烧 通过聚合反应得到的凝胶是晶态的，含有H2O、
⑤制备纳米结构薄膜材料； ⑥用料省，成本较低。
24
2.3.2溶胶－凝胶方法制备薄膜工艺
有机途径
通过有机金属醇盐的水解与缩聚而形成溶 胶。在该工艺过程中，因涉及水和有机物， 所以通过这种途径制备的薄膜在干燥过程 中容易龟裂（由大量溶剂蒸发而产生的残 余应力所引起）。客观上限制了制备薄膜 的厚度。
15
2.2化学气相沉积 (chemical vapor deposition )
化学气相沉积:一定化学配比的反应气体， 在特定激活条件下(一般是利用加热、等离 子体和紫外线等各种能源激活气态物质)， 通过气相化学反应生成新的膜层材料沉积 到基片上制取膜层的一种方法。
16
化学气相沉积，包括低压化学气相沉积（low pressure CVD,LPCVD）、离子增强型气相沉积 （plasma-enhanced CVD,PECVD）常压化学气相 沉积（atmosphere pressure CVD,APCVD）、金属 有机物气相沉积（MOCVD）和微波电子回旋共 振化学气相沉积(Microwave Electron cyclotron resonance chemical vapor deposition, MW-ECRCVD）等。
薄膜材料制备技术研究
薄膜材料制备技术研究第一章：引言随着科技的不断发展，薄膜材料作为一种新型材料得到了广泛的应用和研究。
薄膜材料具有优异的物理、化学、光学等性能，特别是其在微电子、光电子、能源等领域具有独特的应用优势。
薄膜材料的制备技术是薄膜材料应用领域的重要基础，对薄膜材料性能和应用具有至关重要的影响。
因此，本文旨在探讨薄膜材料制备技术的研究进展及其发展趋势。
第二章：传统薄膜材料制备技术传统薄膜材料制备技术包括物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、溅射技术、离子束氧化技术、电化学技术等。
这些技术各有优势和局限性，在应用中进行选择和改善。
物理气相沉积技术是薄膜制备中最早应用的一种技术，包括热蒸发法、电子束蒸发法、激光蒸发法等。
化学气相沉积技术是一种以气体化学反应为基础的薄膜制备技术，根据反应种类可分为热CVD、光CVD等；溅射技术是将靶材原子或离子释放成束，沉积到基板上形成薄膜的一种制备技术；离子束氧化技术是利用加速静电场产生的离子束，将靶材表面清理并形成氧化膜的一种技术；电化学技术是电学和化学相结合的一种制备薄膜的技术。
第三章：新型薄膜材料制备技术为了应对应用中的新需求和局限性，近年来涌现出了很多新型薄膜材料制备技术。
其中，化学制备技术、自组装技术、溶液法制备技术、电子束曝露技术等，具有较为广泛的应用前景。
化学制备技术是制备纳米材料的重要技术手段，可制备出具有较好结晶度和形态控制能力的纳米材料，如氧化铁、二氧化钛等。
自组装技术也是一种制备高品质薄膜的关键技术，具有形态可控性和材料可选择性等优势。
溶液法制备技术是利用化学反应在液体中形成沉淀或生成胶体的一种制备技术，具有成本低、操作简便等优点；电子束曝露技术是利用电子束直接将所需要的材料制备出来的一种高精度制备技术。
第四章：薄膜材料制备技术发展趋势随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，薄膜材料制备技术也在不断更新和发展。
未来的发展趋势包括以下几个方向。
一是向高效、低成本的方向发展，提高制备效率及降低制备成本；二是向高性能、多功能的方向发展，实现薄膜材料多种性能的集成；三是向可持续发展的方向发展，加强绿色环保、资源节约的理念，减轻环境污染；四是向人工智能化、智能化的方向发展，提高薄膜制备的自动化水平，提高生产效率。
第二章薄膜制备技术基础-1
p, S p0, S0
2020/3/9
（7）极限真空度
只考虑泵抽气过程总存在气体回流量Qp 净流量：QSpPQpSpP(1SQ pp P)
令Q=0,求出极限真空度
P0
QP
SP
QSpPSpP0SpP(1P P0)
Q d(d P tV )V d d tPSpP (1P P 0)
2020/3/9
三、真空度的划分
• 为了研究真空和实际应用方便，常把 真空划分为：
• 低真空（1×105~1×102Pa） • 中真空（1×102~1×10-1Pa） • 高真空（1×10-1~1×10-6Pa） • 超高真空（<1×10-6Pa）四个等级。
2020/3/9
2020/3/9
2020/3/9
• 电子能量较低：不会引起气体原子（分子）的状态发生变化。 • 能量较高：引起气体原子（分子）的激发或电离。 激发：部分价电子跃迁到较高的能级。 电离：一个或多个价电子脱离原子或分子的过程。
2020/3/9
10.气体的流动状态
• 三种流动状态 湍流，层流，分子流 湍流：当气体压强和流速都比较高时，流动呈现不稳定状态，宏
1 1 kT 2An 2σ2n 2σ2p
(A4r2 (2r)2 σ2)
A分子碰撞截面，σ为分子直径，p为压强， T为气体温度，k为玻耳兹曼常数。
室温下, 压强为 10-9 torr时氮分子的平均 自由程>50km。因此体积有限的超真空系统 中，气体分子之间或气体分子与带电粒子 之间的碰撞都可以近似忽略。
2020/3/9
二、真空度的单位
真空状态下气体稀薄程度称为真空度，通常用压力值 表示。1958年，第一界国际技术会议曾建议采用 “托”(Torr)作为测量真空度的单位。国际单位制(SI) 中规定压力的单位为帕(Pa)。我国采用SI规定。
7薄膜制备技术
7薄膜制备技术在我们的日常生活中，薄膜可是无处不在呢！从手机屏幕上那层防指纹的薄膜，到汽车车窗上隔热的薄膜，再到高科技领域里那些用于芯片制造的精密薄膜。
薄膜虽然看似薄薄一层，但它们背后的制备技术可大有学问。
薄膜制备技术就像是一场微观世界的魔法秀。
想象一下，科学家们就像一群微观世界的魔法师，他们通过各种神奇的手段，让原子、分子按照特定的方式排列组合，最终形成一层薄薄的、具有特定功能的薄膜。
比如说物理气相沉积（PVD）技术，这就好比是一场“原子搬运工”的游戏。
在真空环境中，原材料被加热或者被离子轰击，变成气态的原子或者分子，然后像听话的小士兵一样，乖乖地沉积在基底表面，形成一层均匀、致密的薄膜。
这个过程就像是在给基底穿上一层量身定制的“外衣”。
化学气相沉积（CVD）技术也很有趣。
它就像是一场化学反应的派对。
在一定的温度和压力条件下，气体反应物之间发生化学反应，生成的固体物质沉积在基底上形成薄膜。
这就好像是各种化学物质在基底上欢快地跳舞，最终跳出了一层美丽的薄膜。
我曾经在实验室里亲眼目睹过一次薄膜制备的过程。
那是一个阳光明媚的上午，我带着满心的好奇走进了实验室。
实验台上摆满了各种仪器和设备，让人感觉仿佛置身于一个科技的王国。
实验人员小心翼翼地将基底放入真空腔室，然后开始调节各种参数。
我紧紧地盯着显示屏上的数据，心跳也随着那不断变化的数字而加速。
随着加热装置启动，我能看到原材料逐渐蒸发，变成了一团团朦胧的“雾气”。
那些“雾气”中的原子和分子，就像是一个个充满活力的小精灵，在真空环境中欢快地飞舞着。
经过一段时间的等待，终于到了见证奇迹的时刻。
当腔室打开，取出基底的那一刻，我看到了一层闪着微光的薄膜均匀地覆盖在基底表面。
那一刻，我真切地感受到了薄膜制备技术的神奇和魅力。
在实际应用中，薄膜制备技术的作用可大了。
比如说在半导体行业，薄膜可以用于制造集成电路中的绝缘层和导电层，大大提高了芯片的性能和集成度。
在光学领域，薄膜可以用来制作增透膜和反射膜，让眼镜片更加清晰，让望远镜看得更远。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
教材： 薄膜技术与薄膜材料 田民波 薄膜制备技术基础 麻莳立男
薄膜材料与薄膜技术 郑伟涛
真空镀膜 李云奇
课程内容
第一章 绪论：薄膜发展史 第二章 真空技术基础 第三章 薄膜生长与薄膜结构 第四章 真空蒸镀（重点MBE，PLD） 第五章 离子镀和离子束沉积 第六章 溅射镀膜 第七章 化学气相沉积
薄膜压力传感器
薄膜可燃气体传感器
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
⑤ 薄膜太阳能电池
非晶硅、CuInSe2和CdSe薄膜太阳电池。
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
⑥ 平板显示器件
液晶显示、等离子体显示和电致发光显示三大类平板显示器件所用的 透明导电电极（ITO薄膜）、电致发光多层薄膜（包括ITO膜，ZnS： Mn等发光膜，Al电极膜等）组成的全固态平板显示器件及OLED显示 器件。 ITO薄膜
第一章: 绪论
薄膜技术发展历史
春秋战国时代，鎏金工艺
7世纪，溶液镀银工艺
1000多年前，阿拉伯人发明了电镀
第一章: 绪论-薄膜技术发展历史
19世纪中叶，电解法、化学反应法、真空蒸镀法等， 标志着薄膜技术的逐步成熟，但应用面仍很窄； 20世纪以来，特别是二战以后，随半导体技术的兴起，涌 现了以溅射法为代表的一大批新技术，在学术和实际应用 中取得丰硕成果；
薄膜材料的功能分类
薄膜分类（按功能及其应用领域）：
⑴ 电学薄膜
① 半导体器件与集成电路中使用的导电材料与介质薄膜材料： Si、Al、Cr、Pt、Au、多晶硅 SiO2、Si3N4、Ta2O5、SiOF薄膜。
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
② 超导薄膜
铜基高温超导薄膜： YBaCuO； BiSrCaCuO ； TiBaCuO 铁基高温超导薄膜： LaFeOP；PrFeAsO0.89F0.11；FeSe。
特点：
强调了薄膜生长的机理与过程；
仅仅适用于薄膜的气相生长方法，
而不适用于液相法； 强调了薄膜的生长必须依附基片。
第一章: 绪论
薄膜的定义2
采用特定的制备方法，在基片表面形成的一薄层固态、或 液体物质。
特点：
强调基片必不可少 ——区分薄膜与金属箔、塑料薄膜； 强调制备方法 区分薄膜与厚膜，厚度不是区分的关键
薄膜材料的功能分类
⑶硬质膜、耐蚀膜、润滑膜
⑷有机分子薄膜
⑸装饰膜 ⑹包装膜刀具表面氮化物、氧化物、碳化来自镀膜薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
⑩拓扑绝缘体薄膜：Bi2Se3，Bi2Te3及其磁性掺杂薄膜
薄膜材料的功能分类
⑵光学薄膜 减反射膜、反射膜、分光镜、滤光片； 照明光源所用的反热镜与冷光镜薄膜； 建筑物、汽车等交通工具所用的镀膜玻璃； 激光唱片与光盘中的光存储薄膜；
集成光学元件所用的介质薄膜与半导体薄膜。
隐身薄膜
电子薄膜
第一章: 绪论-薄膜技术发展历史
近年来，LB、Sol-Gel、ALD、激光闪蒸法、 PLD 、 MBE 等。
薄膜技术伴随着人类文明史；在科学技术发展、人们日常生活中发 挥重要作用；是化学、物理学、材料学、半导体学等多学科交叉的 学科。
第一章: 绪论
薄膜的定义1
由单独的原子、离子、原子团无规则地入射到基片表面， 经表面迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层 固态物质。
单原子层FeSe薄膜的超导性
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
③ 光电子器件中使用的功能薄膜
GaN薄膜等及GaAs/GaAlAs、HgTe/CdTe超晶格薄膜
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
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。
薄膜材料的功能分类
⑴ 电学薄膜
⑦ 用ZnO、AlN等薄膜制成的声表面波滤波器。
⑧ 磁记录薄膜与薄膜磁头 高质量和录象的磁性材料薄膜录音带与录象带；
计算机数据存储的CoCrTa、CoCrNi等的薄膜软盘和
硬盘； 垂直磁记录中FeSiAl薄膜磁头等。 ⑨ 静电复印鼓用Se-Te、SeTeAs合金薄膜及非晶硅薄膜。