薄膜材料概述 ppt课件
合集下载
薄膜材料概述ppt课件
编辑课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉13
薄膜制备分类 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 （1）真空蒸镀
编辑课件
21
化学气相沉积CVD
编辑课件
22
薄膜制备分类
金属有机化学气相沉积（MOCVD）
原料主要是金属（非金属）烷基化合物。 优点是可以精确控制很薄的薄膜生长，适于制 备多层膜，并可进行外延生长。
编辑课件
23
薄膜的形成机理
薄膜的生长过程 (1) 核生长型（Volmer Veber型） 特点：到达衬底上的沉积原子首先凝聚成核 ，后续飞来的沉积原子不断聚集在核附近，使核 在三维方向上不断长大而最终形成薄膜。 这种类型的生长一般在衬底晶格和沉积膜晶 格不相匹配（非共格）时出现，大部分的薄膜的 形成过程属于这种类型。
金属膜是在电子学领域中应用最为广泛的 一种薄膜。例如，半导体器件的电极、各种集 成电路中的导线和电极、电阻器、电容器、超 导器件、敏感元件和光纤通信用元器件等。虽 然各种元器件及集成电路对金属膜性能有不同 要求，但是作为共性的要求则需集中研究，例 如：电阻率、电阻率温度系数和非欧姆特性等 与膜厚、环境温度和电场的关系等。
①小岛阶段—②结合阶段—③沟道阶段—④连续薄膜
编辑课件
29
薄膜基底种类
基底又称：基片，衬底
陶瓷基底 金属基底 各种工具刀具件 玻璃基底 树脂基底 高分子基底 柔性基底
单晶硅
编辑课件
玻璃
《金属薄膜材料》课件
溅射法：利用高能粒子轰击金属靶，使其表 面原子溅射到基底上形成薄膜
化学气相沉积法：将金属化合物在气相中分 解，使其在基底上形成薄膜
电化学沉积法：利用电化学反应，使金属离 子在基底上沉积形成薄膜
离子注入法：将金属离子注入到基底中，使 其在基底上形成薄膜
激光烧蚀法：利用激光烧蚀金属靶，使其在 基底上形成薄膜
金属薄膜材料的分类
按照材料类型分类：金属薄膜、合金薄膜、复合薄膜等 按照制备方法分类：真空蒸发法、溅射法、化学气相沉积法等 按照应用领域分类：电子、光学、磁性、生物医学等 按照厚度分类：超薄薄膜、微米级薄膜、纳米级薄膜等
金属薄膜材料的应用领域
电子行业：如集成电路、传感器、显示器等 太阳能电池：作为太阳能电池的电极材料
金属薄膜材料的 性能特点
物理性能
金属薄膜材料的厚度范围从几纳米到几十微米 金属薄膜材料的晶格结构可以控制 金属薄膜材料的表面粗糙度对性能有影响 金属薄膜材料的热稳定性、导电性和导热性与基底材料有关
化学性能
稳定性：金属薄膜材 料具有良好的化学稳 定性，不易与周围环 境中的气体、液体等 发生化学反应。
溶胶-凝胶法
原理：通过化学反应将金属离子转化为金属氧化物或氢氧化物，再通过热处理或化学处理转化为 金属薄膜
优点：制备过程简单，成本低，可大规模生产
缺点：薄膜厚度不均匀，表面粗糙，需要后续处理
应用：广泛应用于电子、光学、磁性等领域
其他制备方法
真空蒸发法：在真空环境下，将金属加热至 蒸发温度，使其在基底上形成薄膜
企业二：日本东丽公司 产品：东丽金属薄膜材料，主要用于电子、 汽车、建筑等领域
产品：东丽金属薄膜材料，主要用于电子、汽车、建筑等领域
企业三：德国巴斯夫公司 产品：巴斯夫金属薄膜材料，广泛应用 于电子、汽车、建筑等领域
化学气相沉积法：将金属化合物在气相中分 解，使其在基底上形成薄膜
电化学沉积法：利用电化学反应，使金属离 子在基底上沉积形成薄膜
离子注入法：将金属离子注入到基底中，使 其在基底上形成薄膜
激光烧蚀法：利用激光烧蚀金属靶，使其在 基底上形成薄膜
金属薄膜材料的分类
按照材料类型分类：金属薄膜、合金薄膜、复合薄膜等 按照制备方法分类：真空蒸发法、溅射法、化学气相沉积法等 按照应用领域分类：电子、光学、磁性、生物医学等 按照厚度分类：超薄薄膜、微米级薄膜、纳米级薄膜等
金属薄膜材料的应用领域
电子行业：如集成电路、传感器、显示器等 太阳能电池：作为太阳能电池的电极材料
金属薄膜材料的 性能特点
物理性能
金属薄膜材料的厚度范围从几纳米到几十微米 金属薄膜材料的晶格结构可以控制 金属薄膜材料的表面粗糙度对性能有影响 金属薄膜材料的热稳定性、导电性和导热性与基底材料有关
化学性能
稳定性：金属薄膜材 料具有良好的化学稳 定性，不易与周围环 境中的气体、液体等 发生化学反应。
溶胶-凝胶法
原理：通过化学反应将金属离子转化为金属氧化物或氢氧化物，再通过热处理或化学处理转化为 金属薄膜
优点：制备过程简单，成本低，可大规模生产
缺点：薄膜厚度不均匀，表面粗糙，需要后续处理
应用：广泛应用于电子、光学、磁性等领域
其他制备方法
真空蒸发法：在真空环境下，将金属加热至 蒸发温度，使其在基底上形成薄膜
企业二：日本东丽公司 产品：东丽金属薄膜材料，主要用于电子、 汽车、建筑等领域
产品：东丽金属薄膜材料，主要用于电子、汽车、建筑等领域
企业三：德国巴斯夫公司 产品：巴斯夫金属薄膜材料，广泛应用 于电子、汽车、建筑等领域
《薄膜材料》PPT课件
浆料印刷法形成的膜层——厚膜，前者膜厚多，厚～ 200微米
薄膜的真空沉积法优点
可以得到各种材料的膜层 镀料气化方式很多（如电子束蒸发、溅射、气体源等），控 制气氛还可以进行反应沉积
通过基板、镀料、反应气氛、沉积条件的选择，可以对界面结 构、结晶状态、膜厚等进行控制，还可制取多层膜、复合膜及 特殊界面结构的膜层等。由于膜层表面精细光洁，故便于通过 光刻制取电路图形
特别是可直接印刷电路图形。
典型的成膜方法
电镀和化学镀成膜
是依靠电场反应，使金属从金属盐溶液中析出成 膜的方法
电镀 促进电场析出的还原能量由外部电源提供
化学镀 需添加还原剂，利用自分解而成膜
电镀或化学镀成膜的特点 可对大尺寸基板大批量成膜，与其他成膜方法 相比，设备投资低 需要考虑环境保护问题
为保证金属—半导体间连接为欧姆接触，要求： 金属与半导体的结合部位不形成势垒 对于ｎ型半导体，金属的功函数要比半导体的功函数小 对于ｐ型半导体，与上述相反 金属与半导体结合部的空间电荷层的宽度要尽量窄，电子 直接从金属与半导体间向外迁移受到限制等
2、薄膜材料
导体薄膜材料 电阻薄膜材料 介质薄膜材料 功能薄膜材料
2、薄膜材料 导体薄膜材料
材料的种类及性质 实际情形
单一种导体不可能满足上述所有要求 构成电子电路往往需要多种导体膜的组合
2、薄膜材料 导体薄膜材料
而且 相互连接及电极中往往也不是采用单一金属，而是多种导体膜积 层化，以达到上述各种要求
多层金属组合的实例
2、薄膜材料 导体薄膜材料
从道理上讲，这种方法ຫໍສະໝຸດ 以在任何基板上沉积任何物 质的薄膜，但一般多用于氧化物、氮化物等绝缘材料 及合金材料的成膜
典型的成膜方法 ＣＶＤ法
第一讲_薄膜材料简介
薄膜材料的应用领域
光学应用：薄膜材料可用于制造各种光学器件，如眼镜、相机镜头等。
电子应用：薄膜材料可用于制造电子器件，如薄膜晶体管、太阳能电池等。
生物医学应用：薄膜材料可用于制造医疗器械，如人工心脏瓣膜、人工关 节等。 包装应用：薄膜材料可用于食品、药品等的包装，具有阻隔性能好、轻便 美观等优点。
环保需求：随着 环保意识的提高， 对环保型薄膜材 料的需求越来越 大，这也将成为 未来市场发展的 重要趋势。
06
薄膜材料的安全和环保问题及应对 措施
薄膜材料的安全问题及应对措施
添加标题 添加标题
薄膜材料的安全问题：主要包括生产过程中的安全问题、使用过程中的安全问题以及废弃处理 时的安全问题。
应对措施：加强生产和使用环节的安全管理，提高员工的安全意识；采用环保型材料，减少对 环境的污染；加强废弃处理的管理，避免对环境造成二次污染。
薄膜材料的工艺流程
制备方法：物 理气相沉积、 化学气相沉积、 溶胶-凝胶法等
工艺流程：原 料选择、表面 处理、薄膜生 长、后处理等
影响因素：温 度、压力、气
氛、基底等
工艺特点：成 本低、可控制 性强、适用于 大规模生产等
不同制备方法的比较和选择
物理气相沉积法：利用物理过程将材料气化，再在一定条件下沉积成薄膜
的市场需求
汽车行业：汽 车轻量化趋势， 使得对高强度、 耐腐蚀的薄膜 材料需求增加
薄膜材料的发展趋势
环保化：随着环保意识的提高，对环保型薄膜材料的需求将不断增加。 高性能化：对薄膜材料的性能要求越来越高，需要不断研发高性能的薄膜材料。 智能化：随着物联网、智能家居等领域的快速发展，对智能型薄膜材料的需求也将不断增加。 多功能化：为了满足不同领域的需求，需要开发具有多种功能的薄膜材料。
《材料物理薄膜物理》课件
《材料物理薄膜物理》 ppt课件
CONTENTS 目录
• 材料物理与薄膜物理概述 • 材料的基本性质 • 薄膜的制备与生长机制 • 薄膜的物理性能与应用 • 材料与薄膜物理与薄膜物理概述
材料物理的定义与重要性
定义
材料物理是一门研究材料结构、性能和应用的科学，主要关注材料的基本组成 、微观结构和宏观性质之间的关系。
CHAPTER 03
薄膜的制备与生长机制
薄膜的制备方法
01
02
03
物理气相沉积法
利用物理过程将材料蒸发 或溅射到基底上形成薄膜 ，包括真空蒸发、溅射和 离子束沉积等。
化学气相沉积法
通过化学反应将气体转化 为固态薄膜，包括热化学 气相沉积和等离子体增强 化学气相沉积等。
液相外延法
在单晶基底上通过控制温 度和成分，使溶质从溶液 中析出，形成单晶薄膜。
介电性能
薄膜的介电常数和介质损耗是其电学 性能的重要参数，影响其在电子和微 波器件中的应用。
薄膜的磁学性能
磁导率与磁损耗
磁性薄膜的磁导率和磁损耗特性决定了其在磁记录、磁传感 器等领域的应用。
磁各向异性
不同方向的磁化行为，影响磁性薄膜的磁学性能和应用。
薄膜的应用领域
光学仪器制造
高反射、高透过的光学薄膜广 泛应用于各种光学仪器制造。
材料在循环应力作用下抵抗断裂的能力， 与其使用寿命密切相关。
材料的热学性质
热容与热导率
描述材料在温度变化时吸收或释放热量的能 力，以及热量在材料内部的传导速度。
热稳定性
材料在温度变化时保持其物理和化学性质稳 定的能力。
热膨胀
材料在温度升高时体积增大的现象。
热辐射
材料发射或吸收电磁辐射的能力，与温度和 波长有关。
CONTENTS 目录
• 材料物理与薄膜物理概述 • 材料的基本性质 • 薄膜的制备与生长机制 • 薄膜的物理性能与应用 • 材料与薄膜物理与薄膜物理概述
材料物理的定义与重要性
定义
材料物理是一门研究材料结构、性能和应用的科学，主要关注材料的基本组成 、微观结构和宏观性质之间的关系。
CHAPTER 03
薄膜的制备与生长机制
薄膜的制备方法
01
02
03
物理气相沉积法
利用物理过程将材料蒸发 或溅射到基底上形成薄膜 ，包括真空蒸发、溅射和 离子束沉积等。
化学气相沉积法
通过化学反应将气体转化 为固态薄膜，包括热化学 气相沉积和等离子体增强 化学气相沉积等。
液相外延法
在单晶基底上通过控制温 度和成分，使溶质从溶液 中析出，形成单晶薄膜。
介电性能
薄膜的介电常数和介质损耗是其电学 性能的重要参数，影响其在电子和微 波器件中的应用。
薄膜的磁学性能
磁导率与磁损耗
磁性薄膜的磁导率和磁损耗特性决定了其在磁记录、磁传感 器等领域的应用。
磁各向异性
不同方向的磁化行为，影响磁性薄膜的磁学性能和应用。
薄膜的应用领域
光学仪器制造
高反射、高透过的光学薄膜广 泛应用于各种光学仪器制造。
材料在循环应力作用下抵抗断裂的能力， 与其使用寿命密切相关。
材料的热学性质
热容与热导率
描述材料在温度变化时吸收或释放热量的能 力，以及热量在材料内部的传导速度。
热稳定性
材料在温度变化时保持其物理和化学性质稳 定的能力。
热膨胀
材料在温度升高时体积增大的现象。
热辐射
材料发射或吸收电磁辐射的能力，与温度和 波长有关。
《薄膜材料简介》课件
随着科技的发展，薄膜材料的性能要求越来 越高，高效能化成为薄膜材料的重要发展趋 势。
环保化
随着环保意识的提高，环保型薄膜材料的需求越来 越大，薄膜材料的环保化成为未来的重要发展方向 。
智能化
随着智能化技术的不断发展，智能化薄膜材 料的应用越来越广泛，成为薄膜材料的重要 发展方向。
面临的挑战
技术创新
溅射沉积
利用高能离子轰击靶材，使靶材 原子或分子被溅射出来，并在基 材表面凝结形成薄膜。
离子镀
利用电场将气体离子加速到基材 表面，通过离子轰击将靶材原子 或分子沉积在基材表面形成薄膜 。
化学气相沉积法
01
常温化学气相沉积
在常温下，将反应气体通过热解 、化学反应等过程在基材表面形 成薄膜。
02
热化学气相沉积
将反应气体加热至较高温度，使 其发生热解或化学反应，在基材 表面形成薄膜。
03
等离子体增强化学 气相沉积
利用等离子体激发反应气体，使 其发生化学反应并在基材表面形 成薄膜。
溶胶-凝胶法
溶液制备
将原料溶解在溶剂中，制备成均一的溶液。
凝胶化
将溶胶进行热处理或引发剂引发，使其形成 凝胶。
溶胶制备
将溶液进行水解、聚合等反应，形成溶胶。
电学特性
薄膜材料具有导电、绝缘、半导电等特性，使其在电子器件、传感器 和能源存储等领域有广泛应用。
用途
光学仪器制造
太阳能电池
利用薄膜材料的高透光性和低反射性，制 造各种光学仪器，如相机镜头、望远镜和 显微镜等。
通过在太阳能电池表面镀制特定光谱选择 吸收的薄膜材料，提高光电转换效率。
显示面板制造
柔性电子产品
能量转换膜
用于燃料电池、太阳能电池和锂电 池等。
环保化
随着环保意识的提高，环保型薄膜材料的需求越来 越大，薄膜材料的环保化成为未来的重要发展方向 。
智能化
随着智能化技术的不断发展，智能化薄膜材 料的应用越来越广泛，成为薄膜材料的重要 发展方向。
面临的挑战
技术创新
溅射沉积
利用高能离子轰击靶材，使靶材 原子或分子被溅射出来，并在基 材表面凝结形成薄膜。
离子镀
利用电场将气体离子加速到基材 表面，通过离子轰击将靶材原子 或分子沉积在基材表面形成薄膜 。
化学气相沉积法
01
常温化学气相沉积
在常温下，将反应气体通过热解 、化学反应等过程在基材表面形 成薄膜。
02
热化学气相沉积
将反应气体加热至较高温度，使 其发生热解或化学反应，在基材 表面形成薄膜。
03
等离子体增强化学 气相沉积
利用等离子体激发反应气体，使 其发生化学反应并在基材表面形 成薄膜。
溶胶-凝胶法
溶液制备
将原料溶解在溶剂中，制备成均一的溶液。
凝胶化
将溶胶进行热处理或引发剂引发，使其形成 凝胶。
溶胶制备
将溶液进行水解、聚合等反应，形成溶胶。
电学特性
薄膜材料具有导电、绝缘、半导电等特性，使其在电子器件、传感器 和能源存储等领域有广泛应用。
用途
光学仪器制造
太阳能电池
利用薄膜材料的高透光性和低反射性，制 造各种光学仪器，如相机镜头、望远镜和 显微镜等。
通过在太阳能电池表面镀制特定光谱选择 吸收的薄膜材料，提高光电转换效率。
显示面板制造
柔性电子产品
能量转换膜
用于燃料电池、太阳能电池和锂电 池等。
《薄膜材料的制备》课件
制备方法
1
物理气相沉积法
采用真空状态下物质在表面反应沉积成
化学气相沉积法
2
薄膜的方法，包括等离子体增强化学气 相沉积法和分子束外延法等。
在气体氛围中，通过气相反应生成沉积
薄膜，包括金属有机化学气相沉积法和
低压化学气相沉积法等。
3
溶液法
通过化学反应或物理方法，使溶解在溶
液中或游离态的的材料中，厚度在1纳米至1微米之间，具有 很多独特的性质和广泛的应用领域。
薄膜材料的应用领域
光电子学
薄膜材料广泛应用于制造LED、 太阳能电池等光电学器件，同时 也可用于照明和显示领域。
微电子学
薄膜材料的狭窄厚度和多层结构 可以制造出微小的电子元件和IC 芯片，促进了微电子学的发展。
电化学法
4
化学溶胶-凝胶法和溶液旋涂法等。
通过电位差驱动溶液中的溶质向电极表 面沉积成薄膜，包括阳极氧化法和电解
沉积法等。
质量控制
表面形貌
• 表面光洁度 • 晶体缺陷 • 异质界面及其影响
厚度和成分控 制
• 控制成核速率 和生长速率
• 反应气体流量 和温度的控制
• 使用复合膜技术
结晶结构和晶 体质量
涂层和保护层
薄膜材料在航空航天、汽车制造 和建筑领域中可以制作高效的涂 层和保护层，提高了产品的耐磨 性和力学性能。
薄膜材料的制备意义和困难
独特性能
薄膜材料具有高表面积、可控性、多功能性和 结构纳米尺度效应等独特性能，与传统材料相 比具有很大的优势。
制备困难
由于薄膜材料的厚度非常小，制备过程中需要 克服小尺寸效应和表面能变化等问题，因此制 备起来比较困难。
• 控制生长速率 和生长温度
大棚覆盖薄膜材料课件
波长<350的近紫外线区域和波长>3000的 红外线区域，透过率越低越好。波长<350紫 外线加速薄膜老化—寿命短；波长>3000的红 外线波段，是各种物质热辐射失热主要波段， 透过率越高，保温性越差。
2、保温性
覆盖材料保温性的差异取决于其热辐射 透过率的不同，波长> 3000nm红外线波段的 透过率越高，保温性越差。提高保温性，需 在薄膜生产过程中添加红外线阻隔剂。
3．在聚氯乙烯薄膜大棚内，当水蒸汽增多时， 容易附着在薄膜上，形成雾层和水油，造成 棚内秧苗烂秧。在聚乙烯薄髓大棚内，情况 就要好得多，由于它表面光滑，当棚内水蒸 汽形成水摘时，能沿着膜壁流入土壤中。
五、材料选择结果
在三种棚膜材料中，市场上的价格为： PVC：1.22—1.25万元/吨
PE：1.35—1.37万元/吨 EVA：1.45—1.50万元/吨（舍弃）
比较PVC和PE：PVC棚膜保暖效果好、透光率 高、性能柔软、造型简单还具有极好的耐候性适 合做为温室、大棚及中小拱棚的外覆盖材料。 PVC防老化膜在原料中加入耐老化助剂经压延成 膜。有效使用期达8-10个月，有良好的透光性、 保温性和耐候性，是在大棚、中小拱棚上覆盖的 主要材料，多用于春提前秋延后栽培。
2、聚乙烯( PE )棚膜
聚乙烯(PE)棚膜质地轻(比重0.92克/厘米3)， 柔软，易造型，透光性好，无毒，适于做各种 棚膜、地膜，是我国主要的农膜品种。其缺点 是；耐候性及保温性差，不易粘接。如果生产 大棚薄膜，必须加入耐老化剂、无滴剂、保温 剂等添加剂，才能适于生产的要求。
3、乙烯-醋酸乙烯( EVA )棚膜
1、聚氯乙烯( PVC )棚膜
聚氯乙烯(PVC)棚膜保温性、透光性、耐候 性好，柔软，易造型，适合做为温室、大棚及 中小拱棚的外覆盖材料。缺点是薄膜比重大 (1.3克/立方厘米)，一定重量的棚膜覆盖面积 较聚乙烯膜(PE)减少1/3，成本增加；低温下变 硬、脆化，高温下易软化、松弛；助剂析出后， 膜面吸尘，影响透光，残膜不能燃烧处理，因 有氯气产生。
薄膜材料介绍课件
组织工程
薄膜材料可作为组织工程的支架材料，用于再生医学领域 。
其他领域
包装行业
薄膜材料在包装行业中 广泛应用，如食品包装 、药品包装等。
装饰行业
薄膜材料可用于制造各 种装饰品，如玻璃贴膜 、汽车贴膜等。
信息存储
薄膜材料可用于高密度 信息存储，如光盘和磁 记录介质。
05
薄膜材料的发展趋势与 挑战
新材料开发
分类
根据材料类型，薄膜材料可以 分为金属薄膜、绝缘体薄膜、 半导体薄膜、聚合物薄膜等。
根据制备方法，薄膜材料可以 分为物理气相沉积薄膜、化学 气相沉积薄膜、溶胶-凝胶法薄 膜等。
根据应用领域，薄膜材料可以 分为光学薄膜、电子薄膜、生 物薄膜、能源薄膜等。
通常具有较高的透明度，允许光线透过 ，适用于各种光学应用。
薄膜材料介绍课件
contents
目录
• 薄膜材料的定义与分类 • 薄膜材料的特性与性能 • 薄膜材料的制备方法 • 薄膜材料的应用领域 • 薄膜材料的发展趋势与挑战
01
薄膜材料的定义与分类
定义
01
薄膜材料是指厚度在微米至纳米 范围内的薄层材料，通常由一种 或多种材料组成。
02
薄膜材料可以具有各种不同的性 质，如光学、电学、磁学、力学 等，这使得它们在许多领域都有 广泛的应用。
能源领域
太阳能电池
薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其特点是薄、轻、可弯 曲。
燃料电池
薄膜材料可用于制造燃料电池的电极和隔膜。
储能电池
薄膜材料在储能电池领域也具有广泛应用，如锂离子电池的电极材料 。
生物医学领域
生物传感器
薄膜材料可用于制造生物传感器，用于检测生物分子和细 胞。
薄膜材料可作为组织工程的支架材料，用于再生医学领域 。
其他领域
包装行业
薄膜材料在包装行业中 广泛应用，如食品包装 、药品包装等。
装饰行业
薄膜材料可用于制造各 种装饰品，如玻璃贴膜 、汽车贴膜等。
信息存储
薄膜材料可用于高密度 信息存储，如光盘和磁 记录介质。
05
薄膜材料的发展趋势与 挑战
新材料开发
分类
根据材料类型，薄膜材料可以 分为金属薄膜、绝缘体薄膜、 半导体薄膜、聚合物薄膜等。
根据制备方法，薄膜材料可以 分为物理气相沉积薄膜、化学 气相沉积薄膜、溶胶-凝胶法薄 膜等。
根据应用领域，薄膜材料可以 分为光学薄膜、电子薄膜、生 物薄膜、能源薄膜等。
通常具有较高的透明度，允许光线透过 ，适用于各种光学应用。
薄膜材料介绍课件
contents
目录
• 薄膜材料的定义与分类 • 薄膜材料的特性与性能 • 薄膜材料的制备方法 • 薄膜材料的应用领域 • 薄膜材料的发展趋势与挑战
01
薄膜材料的定义与分类
定义
01
薄膜材料是指厚度在微米至纳米 范围内的薄层材料，通常由一种 或多种材料组成。
02
薄膜材料可以具有各种不同的性 质，如光学、电学、磁学、力学 等，这使得它们在许多领域都有 广泛的应用。
能源领域
太阳能电池
薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其特点是薄、轻、可弯 曲。
燃料电池
薄膜材料可用于制造燃料电池的电极和隔膜。
储能电池
薄膜材料在储能电池领域也具有广泛应用，如锂离子电池的电极材料 。
生物医学领域
生物传感器
薄膜材料可用于制造生物传感器，用于检测生物分子和细 胞。
《薄膜材料与技术》课件
Part One
单击添加章节标题
Part Two
薄膜材料的种类
金属薄膜
铝薄膜：广泛 应用于包装、
电子等领域
铜薄膜：常用 于电子电路、 太阳能电池等
领域
镍薄膜：常用 于电子电路、
电池等领域
钛薄膜：常用 于航空航天、 生物医学等领
域
塑料薄膜
聚乙烯薄膜：广泛应用于食品包装、药品包装等领域 聚丙烯薄膜：具有较好的耐热性和耐化学性，常用于包装和印刷 聚氯乙烯薄膜：具有良好的耐候性和耐化学性，常用于建筑和工业领域 聚酯薄膜：具有良好的耐热性和耐化学性，常用于包装和印刷
面的研究
研究目标：开发具有优异性 能的新型薄膜材料
研究意义：推动薄膜技术的 发展，提高薄膜材料的性能
和应用范围
薄膜材料在新能源领域的应用研究
储能电池：薄膜材料作为储 能电池的电极，提高能量存 储密度
燃料电池：薄膜材料作为燃 料电池的电极，提高电化学 反应效率
太阳能电池：薄膜材料作为 太阳能电池的基底，提高光 电转换效率
超级电容器：薄膜材料作为 超级电容器的电极，提高能
量存储和释放速度
热电材料：薄膜材料作为热 电材料的基底，提高热电转
换效率
光热材料：薄膜材料作为光 热材料的基底，提高光热转
换效率
薄膜材料在其他领域的应用研究
电子领域：薄膜材料在电子设备中的广泛应用，如薄膜太阳能电池、薄膜显示器等
光学领域：薄膜材料在光学器件中的应用，如薄膜光学镜片、薄膜光学传感器等 生物医学领域：薄膜材料在生物医学领域的应用，如薄膜生物传感器、薄膜药物载体等 环境领域：薄膜材料在环境领域的应用，如薄膜空气净化器、薄膜水处理设备等
力学特性
弹性模量：薄膜 材料的弹性模量 通常较小，易于 弯曲和变形
塑料薄膜PPT精品课件
产速度快； 薄膜厚薄均匀，质量好； 设备庞大、生产流程长，一次投资较高； 薄膜宽度受限，一般在2.5米以下。
（3）适用范围： PVC、PE、PP、ABS等塑料薄膜和片材。
二. 塑料薄膜的成型方法
5. 流延法：
5. 流延法（流延铸塑）
将热塑性或热固性树脂配成一定粘度 的溶液，然后以一定的速度流布在连续的 支持体（钢带或辊筒）上，通过加热去除 溶剂、固化后从载体上剥离下来即制得流 延薄膜。
2. PP薄膜：
（2）双向拉伸PP薄膜（BOPP）：
b. 用途：
❖ 在食品、药品、香烟、 纺织品等包装中代替玻璃 纸，价低；回弹性大，不 可做糖果的扭结包装。 ❖ 复合薄膜基材。 ❖ 热收缩膜，强度高，广 泛用于食品、百货等物品 的热收缩包装。
BOPP 封箱 带
BOPP 热封 膜
三. 主要 塑料薄膜的性能及应用
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
POF热收缩膜
热收缩膜
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
热风循环型PE热收缩包装机
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
单向拉伸PE薄膜（拉伸膜、 收缩膜、保鲜膜）生产系统
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
• 逐次拉伸示意图：
二. 塑料薄膜的成型方法
（3）适用品种： PP、P型方法
3. 拉伸法：
➢ 分类：
拉伸薄膜
双向拉伸
单向拉伸
平膜法
泡管法
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法： （1）双向拉伸平膜法： ➢ 同时拉伸法（一步法） ➢ 逐次拉伸法（两步法）
热收缩膜
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
（3）适用范围： PVC、PE、PP、ABS等塑料薄膜和片材。
二. 塑料薄膜的成型方法
5. 流延法：
5. 流延法（流延铸塑）
将热塑性或热固性树脂配成一定粘度 的溶液，然后以一定的速度流布在连续的 支持体（钢带或辊筒）上，通过加热去除 溶剂、固化后从载体上剥离下来即制得流 延薄膜。
2. PP薄膜：
（2）双向拉伸PP薄膜（BOPP）：
b. 用途：
❖ 在食品、药品、香烟、 纺织品等包装中代替玻璃 纸，价低；回弹性大，不 可做糖果的扭结包装。 ❖ 复合薄膜基材。 ❖ 热收缩膜，强度高，广 泛用于食品、百货等物品 的热收缩包装。
BOPP 封箱 带
BOPP 热封 膜
三. 主要 塑料薄膜的性能及应用
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
POF热收缩膜
热收缩膜
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
热风循环型PE热收缩包装机
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
单向拉伸PE薄膜（拉伸膜、 收缩膜、保鲜膜）生产系统
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
• 逐次拉伸示意图：
二. 塑料薄膜的成型方法
（3）适用品种： PP、P型方法
3. 拉伸法：
➢ 分类：
拉伸薄膜
双向拉伸
单向拉伸
平膜法
泡管法
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法： （1）双向拉伸平膜法： ➢ 同时拉伸法（一步法） ➢ 逐次拉伸法（两步法）
热收缩膜
二. 塑料薄膜的成型方法
3. 拉伸法：
- 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)。
专注 激情 严谨 勤勉 4
薄膜学
薄膜的历史，要追溯到三千多年以前。 近30年来，真正作为一门新型的薄膜科学与技
术。 目前，薄膜材料已是材料学领域中的一个重要
分支，它涉及物理、化学、电子学、冶金学等 学科，在国防、通讯、航空、航天、电子工业 、光学工业等方面有着特殊的应用，逐步形成 了一门独特的学科“薄膜学”。
专注 激情 严谨 勤勉10
目录
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
薄膜材料定义 薄膜的制备 薄膜材料性质 薄膜物性检测
ppt课件
专注 激情 严谨 勤11勉
薄膜制备方法
湿式成膜 薄膜材料的制备技术
干式成膜
电镀
化学镀 阳极氧化 涂覆法（喷涂、甩胶、浸涂） 溶胶-凝胶膜
专注 激情 严谨 勤勉13
薄膜制备分类 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 （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
材料装饰涂层 光电子学薄膜 微电子学薄膜 其它功能薄膜
(力、热、磁、生物等)
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉 6
日常生活中的薄膜材料
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Mater料历史
可能最早的纳米薄膜 ：古代铜镜表面的防 锈层（纳米氧化锡薄 膜）
其年代可以追溯到商 代，甚至更早
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
物理气相沉积技术 （真空蒸镀、溅射镀膜……）
化学气相沉积技术 （热CVD、光CVD……）
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉12
薄膜制备方法
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
蒸发源可分为：电阻加热、电子束加热和激光加热等
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉14
薄膜制备分类
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
薄膜材料概述
培训测试部 陈维涛 2016年3月18日
ppt课件
1
目录
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
薄膜材料定义 薄膜的制备 薄膜材料性质 薄膜物性检测
ppt课件
专注 激情 严谨 勤2勉
薄膜材料历史
最古老的薄膜：薄膜制备可上 溯至三千多年前的中国商代， 那时我们的祖先就已经会给陶 瓷上“釉”了。汉代发明了用 铅作助溶剂的低温铅釉。到了 唐、宋时代，中国人的彩釉工 艺达到了顶峰。釉涂层不仅是 漂亮的装饰层，而且增加了陶 瓷器的机械强度，还使其不易 污染、便于清洗。
专注 激情 严谨 勤勉15
薄膜制备分类
（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 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”
它可分为离子束溅射 和磁控溅射
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉 9
薄膜
薄膜有很多异于块体材料的优势，但是薄膜 并不是由块体材料直接压制都成，只有专业制膜 设备生成的膜才能称为正真意义上的薄膜。
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉 5
薄膜材料定义与分类
当固体或液体的一维线性尺度远远小于其他 二维时，我们将这样的固体或液体称为膜。
薄膜材料
涂层或厚膜 (>1um)
薄膜(<1um)
材料保护涂层
离子束溅射工作原理 图
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉17
专注 激情 严谨 勤勉16
薄膜制备分类
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 材上的原子或分子溅射出来， 然后沉积到基板上形成薄膜。
专注 激情 严谨 勤勉 7
日常生活中的薄膜材料
ppt课件
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials
专注 激情 严谨 勤勉 8
薄膜材料优点
薄膜很薄，是实现微型化的主要手段． 薄膜是制备新型功能器件的有效手段． 探索物质秘密的有力手段． 获得常规情况下难以获得的物质． 获得特殊界面结构的膜层． 自动化控制．