薄膜材料的表征方法(2)

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薄膜材料的表征与应用前景

薄膜材料的表征与应用前景薄膜材料是一种厚度较薄的材料，具有广泛的应用领域。

在现代科学技术领域中，薄膜材料正变得越来越重要，例如电子器件、太阳能电池、光伏电池、光电子学、医学、生物传感器、防辐射、保护涂料等领域。

在这些领域中，薄膜材料都有着很重要的作用。

因此，如何进行薄膜材料的表征是非常重要的，下面将从表征方法、薄膜材料技术应用、应用前景三方面进行探讨。

一、薄膜材料的表征方法薄膜材料的表征方法主要有X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜等技术。

其中，X射线衍射属于一种常用的材料分析方法，可以得到薄膜的晶体结构、晶格常数、谱线宽度、拓扑结构等信息。

透射电子显微镜可以得到薄膜的显微组织结构，包括富含结构信息的多晶体薄膜、单晶薄膜以及异质结构。

扫描电子显微镜则可用来分析物质表面形态和组成，并且可对样品的形貌、大小、质量等进行观察和计量。

原子力显微镜则可以对样品的表面形貌进行观察，并能够创造分子层面的逼真图像，是一种非常常用的表征方法。

不同的薄膜材料在表征方法上存在很大的差异，例如，半导体薄膜材料需要更精确的表征技术，而对于金属薄膜材料则主要采用透射电子显微镜进行分析。

在分析时也需要注意用适当的方法。

二、薄膜材料技术应用薄膜材料的技术应用广泛，涉及到电子器件、太阳能电池、光伏电池、光电子学、医学、生物传感器、防辐射、保护涂料等领域。

其中，太阳能电池是薄膜材料的典型应用之一。

采用薄膜材料制造的太阳能电池，不仅可以提高转换效率，而且重量更轻、性能更佳。

此外，薄膜材料还可以用于生物传感器领域。

由于薄膜具有微观尺寸范围，因此具有内在的生物相容性和高灵敏度，并且还可以按照需要设计其结构或功能，如含有肝素和酶等的超薄膜，有利于抑制血栓形成和生物膜。

三、薄膜材料技术应用前景在各种新能源材料中，薄膜材料已经成为研究热点。

太阳能电池、燃料电池等的制造关键是新材料的开发，而在这些中，薄膜材料的开发将成为未来的重要方向。

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。

光学实验技术中的薄膜制备与表征指南

光学实验技术中的薄膜制备与表征指南在现代光学实验中，薄膜是一种广泛应用的材料，它具有许多独特的光学性质。

为了实现特定的光学设计要求，科学家们需要制备和表征各种薄膜。

本文将为您介绍光学实验技术中的薄膜制备与表征指南，帮助您更好地理解和应用薄膜技术。

一、薄膜制备技术1. 真空蒸发法真空蒸发法是一种常见的薄膜制备技术，它通常用于金属或有机材料的蒸发。

蒸发源材料通过加热，使其蒸发并沉积在基底表面上，形成薄膜。

真空蒸发法具有简单、灵活的优点，但由于材料的有机蒸发率不同，容易导致薄膜的成分非均匀性。

2. 磁控溅射法磁控溅射法是一种通过离子碰撞使靶材溅射，并沉积在基底上的技术。

这种方法可以获得高质量和均匀性的薄膜。

磁控溅射法通常用于金属、氧化物和氮化物等无机薄膜的制备。

3. 原子层沉积法原子层沉积法（ALD）是一种逐层生长薄膜的方法，通过交替地注入不同的前驱体分子，使其在基底表面上化学反应并沉积。

这种方法可以实现非常精确的厚度控制和成分均一性。

4. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种基于溶胶和凝胶的化学反应制备薄膜的方法。

通过溶胶中的物质分子在凝胶中发生凝胶化反应，形成薄膜。

这种方法适用于复杂的薄膜材料。

二、薄膜表征技术1. 厚度测量薄膜的精确厚度对于光学性能至关重要。

常用的测量方法包括激光干涉法、原位椭圆偏振法和扫描电子显微镜等。

激光干涉法通过测量反射光的相位差来确定薄膜厚度，原位椭圆偏振法则通过测量反射光的椭圆偏振状态来推断厚度。

2. 光学性能表征光学性能包括反射率、透过率、吸收率等。

常用的表征方法有紫外可见近红外分光光度计和激光光谱仪。

通过测量样品在不同波长下的吸收或透过光强度，可以得到其光学性能。

3. 表面形貌观察表面形貌对薄膜的光学性能和功能具有重要影响。

扫描电子显微镜和原子力显微镜是常用的表面形貌观察工具。

扫描电子显微镜可以获得样品表面的高分辨率图像，原子力显微镜则可以实现纳米级表面形貌的观察。

4. 结构分析薄膜的结构分析是了解其晶体结构和晶格形貌的重要手段。

氧化锌薄膜的合成与表征

氧化锌薄膜的合成与表征氧化锌薄膜是一种具有重要应用价值的材料，在光电子、传感器等领域具有广泛的应用。

如何高效地制备氧化锌薄膜并准确地表征其结构和性质，一直是当前研究重点之一。

本文将介绍氧化锌薄膜的制备方法和表征技术，以期更好地理解并应用该材料。

一、氧化锌薄膜的合成方法1. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过高温下蒸发金属来制备薄膜的方法。

通常，锌金属片被置于真空漏斗内加热，在漏斗的上部有一块玻璃基板直接对接。

锌金属加热后开始蒸发，氧性的基板表面吸收这些蒸发物后，化学反应形成氧化锌薄膜。

这种方法制备所得氧化锌薄膜的厚度通常为几十纳米，对于一些特定应用而言，薄膜的厚度并不能完全满足需求；同时，真空蒸发法的操作条件相对苛刻，同时背景气压的影响也需要特别注意。

2. 溅射法溅射法是在真空环境中利用阴极等离子体产生的离子将靶材上的原子或原子团射向基板表面，最终形成薄膜的制备方法。

通常，气体靶在真空腔中被激光离子激发产生等离子体，产生的等离子体会扫面过整个靶材表面，将原子射到基板表面形成薄膜。

相对于真空蒸发法而言，溅射法所制备氧化锌薄膜的厚度范围更加广泛，可从几纳米到数百纳米，制备比较方便，同时膜的质量也相对较高。

3. 气相沉积法气相沉积法是利用高温气相反应使气体中的原子通过活性自由基中间体沉积到基板表面，最终形成薄膜的方法。

常见的有热CVD法、PECVD法、晶粒增大法等。

其中，热CVD法通常是在真空中通过高温热解锌源和氧源来制备氧化锌薄膜的方法，制备过程中需要精确控制反应条件，如锌源和氧源的速率、反应时间和反应温度等。

而PECVD法则是利用激发的等离子体化学反应制备氧化锌薄膜，制备过程相对比较复杂，但制备的氧化锌薄膜结构密度高、耐久性好。

四、氧化锌薄膜的表征技术1. X射线衍射(XRD)XRD是一种常见的固体材料结构分析技术，它通过对材料的衍射效应进行定量分析，来确定一个样品的晶体结构、晶格参数、非晶态和有序材料的结构等。

薄膜表征

过被测薄膜表面，同时记录下触针在垂直方向的位移大小并描绘样品表面轮廓，在薄膜边缘处轮廓的突变即薄膜的厚度（实际上是表面轮廓测量）。
可同时测得薄膜的表面粗糙度及膜厚！
2、仪器特征：
1）探针：一般为金刚石，头部磨成 R= 2-10 m的圆弧形； 2）载荷：一般为 1-30 mgf； 3）分辩率：1 nm (机械/光电放大位移量 103-106倍)。
二、基本特点：
1、类似光学金相，可提供清晰直观的表面/截面形貌像； 2、分辩率高，景深大； 3、可采用不同分析模式作定量/半定量的表面成分分析； 4、是目前材料研究最常用手段之一，应用极为广泛。
SEM的结构与主要组件
三、电子束的作用区域及主要成像粒子：
1、电子束入射到样品表面后，会与表面层的原子发生各种交互作用，其作用区域大致为一个梨形区域，深度约 1m； 2、该区域在电子束照射下可实现成像和波谱分析的主要激发粒子是：最表层 (10Å)：俄歇电子；浅层 (50~500Å)：二次电子；梨形区上部：背散射电子；梨形区下部：特征X射线。 3、分别接收上述激发粒子，处理后可显示表层的各种形貌/成分信息。
探针法的测量原理
3、基本矛盾：
不破坏样品表面真实形貌探头头部接触压力大直径探头有利；能分辨表面形貌微小起伏探头跟随性、分辨率小直径探头有利！
4、优、缺点：
1）方法简单、测量直观； 2）适合硬膜测量，容易划伤较软薄膜并引起测量误差； 3）对表面很粗糙的薄膜测量误差较大。
1

dt
0
t
Ii a Ii dt t I Ie 0 e a
t
(5 - 1)
此处：n — 气相粒子密度； — 膜材料密度； a — 常数。

薄膜材料的表征

另外，探针旳针尖会对膜表面产生很大旳压强，造成膜面损伤。
制备台阶旳措施
常用掩膜镀膜法，即将基片旳一部分用掩膜遮盖后镀膜，去掉掩膜后形成台阶。因为掩膜与基片之间存在着间隙，所以这种措施形成旳台阶不是十分清楚，相对误差也比较大，但能够经过屡次测量来提升精确度，探针扫过台阶时就能显示出台阶两侧旳高度差，从而得到厚度值。
其测量装置原理图如图4.4所示。在样品角度连续变化旳过程中，在光学显微镜下能够观察
到干涉极大和极小旳交替出现。得出光旳干涉
条件（式 4.10）为：
d
N
2n1 cos
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图4.4 变角度法测量透明薄膜厚度旳装置示意图
等角反射干涉法（CARIS）
测量透明薄膜厚旳第二种措施是使用非单色光入射薄膜表面，在固定光旳入射角度旳情况下用光谱仪分析光旳干涉波长。这一措施被称为等角反射干涉法（CARIS）。在这一措施中，干涉极大或极小旳条件仍为式（4.10），但N与 λ在变化，而 θ不变，因而
此类措施所根据旳原理一般是不同薄膜厚度造成旳光程差引起旳光旳干涉现象。
1．光旳干涉条件
首先研究一层厚度为d、折射率为n旳薄
膜在波长为λ旳单色光源照射下形成干涉旳条件。
显然要想在P点观察到光旳干涉极大，其
条件是直接反射回来旳光束与折射后又反射回来旳光束之间旳光程差为光波长旳整倍数。
图4.1 薄膜对单色光旳干涉条件
透明薄膜厚度测量旳干涉法
式中，为单色光波长，m为任意非负旳整数。在两个干涉极大之间是相应旳干
涉极小。若 n1 < n2 ，反射极大旳条件
变为:
d (m 1)
2n1
变角度干涉法（VAMFO）

薄膜表征

根据其后这一电子态被填充的过程不同，可能发生两种情况。（1）这一空能级为一个外层电子，比如M或L层的电子所占据，并在电子跃迁的同时放出一个X 射线光子，如图(c)所示。
（2）空的K能级被外层电子填充的同时并不发出X射线，而是放出另一个外层电子，如图(d)所示。这一能量转换过程被称为俄歇过程，相应放出的电子被称为俄歇电子。
1气相密度测量方法
如果蒸发原子密度的瞬时值在沉积过程中可测量，则可确定撞击到基片上的原子速率，由于这一方法没有累积性，因此必须通过积分运算得到每单位面积上的膜质量或膜厚。当离化检测计暴露于蒸气中时，气相原子首先由于热离化产生电子，然后这些电子被加速到阳极，离子移向收集极，在收集极离子被离化，相应的电流Ii正比于离子的数量和离化电子电流Ie。
E h EB
其中v为入射X射线的频率，EB是被激发出来的电子原来的能级能量。在入射X射线波长固定的情况下，测量激发出来的光电子的能量E ，就可以获得样品中元素含量和其分布的情况。
1.0 carbide bonds
C-C bonds
0.5
as-deposited
C/S (x10 )
0.0 1.0 0.5 0.0 1.0 0.5 0.0
测出Δ0和Δ，即测出了薄膜的厚度
（2）不透明薄膜厚度测量的等色干涉法
使用非单色光源照射薄膜表面采用光谱仪测量玻璃片、薄膜间距S引起的相邻两个干涉极大条件下的光波长λ1、λ2，以及台阶h引起的波长差Δλ 由下式推算薄膜台阶的高度
2 h 1 2 2
等色干涉法的厚度分辨率高于等厚干涉法，可以达到0.1nm
的能量为鉴定和识别原子提供了依据，而辐射强度可以提供粒子的数量，即样品的成分的依据。辐射源和

薄膜材料的表征方法

详细描述
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

磁化率测试可以用于研究薄膜材料的磁学性质，如磁各向异性、磁晶各向异性等，对于理解材料的磁学行为和优化磁性薄膜的应用具有重要意义。
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-

械、电子或光学得方法被放大几千倍甚至一百万倍,因而垂直位移得分辨率可以达到1nm左右。
❖ 要测膜厚,首先要制备出有台阶得薄膜。制备台阶得方法常用掩膜镀膜法,即将基片得一部分用掩膜遮盖后镀膜,去掉掩膜后形成台阶。由于掩膜与基片之间存在着间隙,因此这种方法形成得台阶不就是十分清晰,相对误差也比较大,但可以通过多次测量来提高精确度,探针扫过台阶时就能显示出台阶两侧得高度差,从而得到厚度值。
❖ 椭偏光谱学就是一种利用线偏振光经样品反射后转变
为椭圆偏振光这一性质以获得样品得光学常数得光谱测量方法,它区别于一般得反射透射光谱得最主要特点在于不直接测算光强,而就是从相位空间寻找材料得光学信息,这一特点使这种测量具有极高得灵敏度。
❖ 椭偏光谱仪有多种结构,如消光式、光度式等,消光式椭偏仪通过旋转起偏器与检偏器,对某一样品,在一定得起偏与检偏角条件下,系统输出光强可为零。由消光位置得起偏与检偏器得方位角,就可以求得椭偏参数。然而,这种方法在具有较大背景噪声得红外波段
❖ 主要缺点就是: ①容易滑伤较软得薄膜并引起测量误差; ②对于表面粗糙得薄膜,其测量误差较大; ③需要事先制备带有台阶得薄膜样品; ④只能用来测量制成得薄膜得厚度,不能用于
制膜过程中得实时监控。
3.2 薄膜结构得表征
❖ 薄膜结构得表征方法(扫描电子显微镜:透射电子显微镜;X射线衍射方法;低能电子衍射与反射式高能电子衍射)
常用薄膜厚度测量方法
❖ 薄膜厚度得测量广泛用到了各种光学方法。这就是因为, 光学方法不仅可被用于透明薄膜,还可被用于不透明薄膜; 不仅使用方便,而且测量精度高。这类方法多利用光得干涉现象作为测量得物理基础。
❖ 椭圆偏振仪原理及应用:
❖ 在椭圆偏振技术(Ellipsometry)发展起来之前,早期光学常数得测量通常就是在一定光谱范围内测量正入射样品得反射率,然后由K-K关系分析获得材料得复折射率、复介电函数等光学常数。在Drude与Stutt提出物理得测量原理之后,经过人们得不懈努力,这一方法得到了不断得完善。

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。

聚合物薄膜表面分子取向的表征方法

简介控制聚合物分子的取向通常可以采用单轴定向拉伸、高电场薄膜极化、紫外偏振光照射含有光敏基团的聚合物等方法，也可以采用偏振激光辐射气相化学沉积法，得到单一取向的高分子薄膜。

目前，取向技术在压电材料、二阶非线性谐波材料以及液晶定向技术中得到广泛应用。

在液晶显示器制作中，聚合物表面取向的分子链用于控制液晶分子的定向方向，而取向分子链的获得主要是通过绒布摩擦法。

即将涂布于基板上的高分子薄膜(一般是聚酰亚胺)经过摩擦后，聚合物表面的部分分子链或链段发生了沿着摩擦方向排列的取向现象。

而其上的液晶分子因受到聚合物分子链各向异性的相互作用而引起定向排列。

为了进一步发展高性能的液晶显示器，必须了解磨擦取向高分子薄膜的取向特性，所以聚合物薄膜分子取向的表征技术得到了快速发展。

这其中包括傅立叶红外技术、偏振紫外技术、二次谐振产生(SHG)观察法、反射椭圆偏振技术(TRE)、近场X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)[]、掠角X射线衍射技术(GIXS)[以及核磁共振技术等等。

01紫外-可见光谱法对有机二阶非线性光学材料，在极化前后，随着生色团取向的变化，豪合物的紫外-可见吸收光谱也会发生变化。

假定分子的跃迁矢量平行于其永久基态偶极矩，就可以用偏振垂直于极化方向的光测定膜的吸光度，由极化前后的吸光度可求其序参数：φ=(1-A1)/A0=(3cos²θ-1)/2，其中A0为极化前的吸光度，A1为极化后的吸光度，θ为薄膜的取向角，序参数可反映薄膜或基团的取向程度。

图中为极化前后含偶氮基团的聚胺酯酰亚胺(PUI)薄膜的紫外-可见吸收光谱。

从谱图可以看出，高电场极化使得偶极矩发生取向而引起分子二向色性的变化。

由于偶极矩发生面外取向，因而极化后膜的最大吸收峰值下降。

02傅立叶红外光谱技术对于透射红外光谱，化学基团的吸收是指该基团偶极矩在垂直于入射光平面上的分量的吸收，如果基团发生了面外的取向(如电极化，激光诱导等)，则其偶极矩在入射光的垂直平面上的分量将减少，因此通过测定处理前后透射红外光谱的变化，可以了解化学基团的面外取向情况。

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。

二氧化钛薄膜的表征分析

二氧化钛薄膜的表征分析随着先进材料的不断发展，二氧化钛薄膜正逐步成为一种新型的先进材料，被广泛应用于电子器件、太阳能电池、液晶显示器件等领域。

因此，了解二氧化钛薄膜的特性，非常有重要的意义。

二氧化钛薄膜的表征分析主要包括：组成分析、晶体结构分析、表面形貌分析、光学性质分析、热性质分析、电学性质分析、迁移性质分析，以及力学性质分析等。

首先，组成分析是最常用的，是以X射线荧光光谱仪或原子荧光光谱仪对二氧化钛薄膜的成分进行分析的方法。

X射线荧光光谱仪可以检测薄膜中的元素种类及其含量，而原子荧光光谱仪能够测量薄膜中确定元素的含量。

其次，晶体结构分析是指X射线衍射(XRD)技术，它可以检测二氧化钛薄膜的晶体结构，包括晶粒大小、晶体型及晶体对称特性等。

随后是表面形貌分析，通常使用扫描电子显微镜(SEM)，它可以测量薄膜表面的形貌，如表面平整度、薄膜厚度、孔洞状况等，帮助我们更好地了解表面的形貌。

接下来，光学性质分析可以测量二氧化钛薄膜的反射、透射率、折射率、吸收率等参数，从而深入了解二氧化钛薄膜的光学性质。

热性质分析则可以测量二氧化钛薄膜的热膨胀系数、热导率，可以更好地掌握薄膜的热特性。

在电学性质分析方面，可以使用线性回归分析法测量二氧化钛薄膜的介电常数、电阻率和电导率等参数，从而了解薄膜的电学特性。

迁移性质分析包括热迁移率、冷膨胀系数等，可以用来了解薄膜的迁移性质。

最后，力学性质分析是由弯曲测试法和拉伸测试法检测二氧化钛薄膜的抗弯曲、抗拉伸及抗压等力学性质参数，以此判断薄膜的耐久性和使用寿命。

了解二氧化钛薄膜的特性，有助于改善其性能，增强其应用价值，从而成为一种新型的先进材料。

因此，表征分析对于了解二氧化钛薄膜具有重要的意义，但必须注意在实验中需要采取适当的安全防护措施，以免被可能过高的温度和力量导致伤害。

总而言之，二氧化钛薄膜表征分析被认为是了解二氧化钛薄膜特性的重要手段，它可以帮助我们了解薄膜的组成、晶体结构、表面形貌、光学性质、热性质、电学性质、迁移性质及力学性质等，从而研究其在电子器件、太阳能电池、液晶显示器件等领域的应用价值。