薄膜材料的制备方法 ppt课件
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薄膜材料概述ppt课件
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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
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21
化学气相沉积CVD
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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。
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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
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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
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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
激光制备薄膜技术PPT课件
13
基片的表面状态——妨碍沉积——消除 基片材质 ——界面特性——择优 基片温度 ——粒子能量——合理（ 适中 ） 激光能量 ——粒子能量——合理
靶材与基片的距离—粒子能量——合理 激光频率 ——沉积速度——合理 入射角度 —— 盲区 ——消除
14
工艺因素很多，其中主要有：基片材料性质、基片表 面状态、基片温度、沉积方式、沉积速率等 关键点：在薄膜对基片的附着中，普遍存在着范德华力， 但这种力较弱。要形成牢固的附着，需要在薄膜和基片 间形成化学键。
5
*基片的表面状态
基片的表面状态对附着力的影响也很大。如果基片不经过清 洁处理，将在其表面上有一个污染层。它可能是吸附的气体 层，也可能是油脂分子层。由于吸附层已经使基片表面的化 学键达到饱和，故沉积上薄膜以后，膜的附着力很差。因此 在制膜工艺中，为了提高附着性能，必须先对基片进行清洁 和活化处理。一般采用超声波清洗，气刃吹干或烘干机烘干。
6
*基片材质 在玻璃基片上沉积的金膜附着力就很差。但是在铂、镍、钛 等金属基片上沉积的金膜附着就很牢。这是因为在后种情况 下，金膜和基片之间形成了金属键。从这里看出，要使薄膜 附着牢固，需要选用合适的基片，以使基片能与薄膜材料或 其氧化物形成化学键。 选择基体与薄膜材料晶格结构相近。
7
*基片温度 提高基片温度，在沉积薄膜时，适当提高基片温度有 利于薄膜和基片间原子的相互扩散。并且会加速化学 反应，从而有利于形成扩散附着和通过中间层的附着， 所以附着力增大。 但是，基片温度过高，会使薄膜晶粒粗大，增加膜中 的热应力，从而影响薄膜的其他性能。
【先导篇】
*什么是激光制备薄膜技术
激光器所产生的高功率脉冲激光束聚焦作用于靶材料 表面,使靶材料表面产生高温及熔蚀,并进一步产生高 温高压等离子体,这种等离子体定向局域膨胀发射并 在衬底上沉积而形成薄膜。
基片的表面状态——妨碍沉积——消除 基片材质 ——界面特性——择优 基片温度 ——粒子能量——合理（ 适中 ） 激光能量 ——粒子能量——合理
靶材与基片的距离—粒子能量——合理 激光频率 ——沉积速度——合理 入射角度 —— 盲区 ——消除
14
工艺因素很多，其中主要有：基片材料性质、基片表 面状态、基片温度、沉积方式、沉积速率等 关键点：在薄膜对基片的附着中，普遍存在着范德华力， 但这种力较弱。要形成牢固的附着，需要在薄膜和基片 间形成化学键。
5
*基片的表面状态
基片的表面状态对附着力的影响也很大。如果基片不经过清 洁处理，将在其表面上有一个污染层。它可能是吸附的气体 层，也可能是油脂分子层。由于吸附层已经使基片表面的化 学键达到饱和，故沉积上薄膜以后，膜的附着力很差。因此 在制膜工艺中，为了提高附着性能，必须先对基片进行清洁 和活化处理。一般采用超声波清洗，气刃吹干或烘干机烘干。
6
*基片材质 在玻璃基片上沉积的金膜附着力就很差。但是在铂、镍、钛 等金属基片上沉积的金膜附着就很牢。这是因为在后种情况 下，金膜和基片之间形成了金属键。从这里看出，要使薄膜 附着牢固，需要选用合适的基片，以使基片能与薄膜材料或 其氧化物形成化学键。 选择基体与薄膜材料晶格结构相近。
7
*基片温度 提高基片温度，在沉积薄膜时，适当提高基片温度有 利于薄膜和基片间原子的相互扩散。并且会加速化学 反应，从而有利于形成扩散附着和通过中间层的附着， 所以附着力增大。 但是，基片温度过高，会使薄膜晶粒粗大，增加膜中 的热应力，从而影响薄膜的其他性能。
【先导篇】
*什么是激光制备薄膜技术
激光器所产生的高功率脉冲激光束聚焦作用于靶材料 表面,使靶材料表面产生高温及熔蚀,并进一步产生高 温高压等离子体,这种等离子体定向局域膨胀发射并 在衬底上沉积而形成薄膜。
第三章薄膜制备技术ppt课件
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 (assisted) CVD,PECVD,PACVD）、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-ECR-CVD）等。
分子束外延是在超高真空条件下精确控制源材料的中性分子束强度，并使其在加热的基片上进行外延生长的一种技术。从本质上讲，分子束外延也属于真空蒸发方法，但 与传统真空蒸发不同的是，分子束外延系统具有超高真空，并配有原位监测和分析系统，能够获得高质量的单晶薄膜。
2、溅射法 荷能粒子轰击固体材料靶，使固体原子从表面射出，这些原子具有一定的动能和方向性。在原子射出的方向上放上基片，就可在基片上形成一层薄膜，这种制备薄膜的方法叫做溅射法。 溅射法属于物理气相沉积(PVD)，射出的粒子大多处于原子状态，轰击靶材料的荷能粒子一般是电子、离子和中性粒子。
3.1.2 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。 Chemical vapor deposition (CVD) is a chemical process often used in the semiconductor industry for the deposition of thin films of various materials.
分子束外延是在超高真空条件下精确控制源材料的中性分子束强度，并使其在加热的基片上进行外延生长的一种技术。从本质上讲，分子束外延也属于真空蒸发方法，但 与传统真空蒸发不同的是，分子束外延系统具有超高真空，并配有原位监测和分析系统，能够获得高质量的单晶薄膜。
2、溅射法 荷能粒子轰击固体材料靶，使固体原子从表面射出，这些原子具有一定的动能和方向性。在原子射出的方向上放上基片，就可在基片上形成一层薄膜，这种制备薄膜的方法叫做溅射法。 溅射法属于物理气相沉积(PVD)，射出的粒子大多处于原子状态，轰击靶材料的荷能粒子一般是电子、离子和中性粒子。
3.1.2 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。 Chemical vapor deposition (CVD) is a chemical process often used in the semiconductor industry for the deposition of thin films of various materials.
《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
《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
《自组装薄膜》课件
环境工程
自组装薄膜具有生物相容性和生物活 性，可应用于生物医学领域，如药物 载体、生物传感器、组织工程等。
02
自组装薄膜的特性
自组装薄膜的稳定性
热稳定性
自组装薄膜在高温下不易分解，保持稳定的化学结构。
化学稳定性
自组装薄膜具有较好的耐腐蚀、抗氧化性能，不易受到化学物质的侵蚀。
机械稳定性
自组装薄膜具有较好的抗磨损、抗划痕性能，能够承受一定的机械应力。
自组装薄膜的柔韧性
可延展性
自组装薄膜具有一定的柔性和延展性，能够在一 定程度上适应基底的形变。
弯曲适应性
自组装薄膜能够适应各种弯曲表面，不易出现裂 纹或剥离现象。
回弹性
自组装薄膜具有一定的回弹性，能够在形变后恢 复原状。
自组装薄膜的光学性能透明度自组装薄膜具有较高的透明度，对可见光具有较好的透过率。
能源领域的应用
太阳能电池
自组装薄膜可以用于制造太阳能电池，提高光电转换效率和稳定 性，降低生产成本。
储能电池
自组装薄膜可以作为电极材料，用于制造锂离子电池、超级电容 器等储能电池，提高能量密度和循环寿命。
燃料电池
自组装薄膜可以作为电极材料，用于制造燃料电池，提高电极反 应效率和稳定性，促进清洁能源的应用。
03
自组装薄膜具有有序的结构和稳定的性能，是 制备高性能材料的重要手段之一。
自组装薄膜的制备方法
1 2
3
物理气相沉积法
利用物理方法将分子或分子团从气相中沉积到基材表面，形 成自组装薄膜。
化学气相沉积法
利用化学反应将分子或分子团在气相中转化为目标物质，并 在基材表面沉积形成自组装薄膜。
溶液法
将分子或分子团溶解在溶剂中形成溶液，然后将溶液涂覆在 基材表面，通过蒸发溶剂或控制溶液的pH值等方法形成自 组装薄膜。
自组装薄膜具有生物相容性和生物活 性，可应用于生物医学领域，如药物 载体、生物传感器、组织工程等。
02
自组装薄膜的特性
自组装薄膜的稳定性
热稳定性
自组装薄膜在高温下不易分解，保持稳定的化学结构。
化学稳定性
自组装薄膜具有较好的耐腐蚀、抗氧化性能，不易受到化学物质的侵蚀。
机械稳定性
自组装薄膜具有较好的抗磨损、抗划痕性能，能够承受一定的机械应力。
自组装薄膜的柔韧性
可延展性
自组装薄膜具有一定的柔性和延展性，能够在一 定程度上适应基底的形变。
弯曲适应性
自组装薄膜能够适应各种弯曲表面，不易出现裂 纹或剥离现象。
回弹性
自组装薄膜具有一定的回弹性，能够在形变后恢 复原状。
自组装薄膜的光学性能透明度自组装薄膜具有较高的透明度，对可见光具有较好的透过率。
能源领域的应用
太阳能电池
自组装薄膜可以用于制造太阳能电池，提高光电转换效率和稳定 性，降低生产成本。
储能电池
自组装薄膜可以作为电极材料，用于制造锂离子电池、超级电容 器等储能电池，提高能量密度和循环寿命。
燃料电池
自组装薄膜可以作为电极材料，用于制造燃料电池，提高电极反 应效率和稳定性，促进清洁能源的应用。
03
自组装薄膜具有有序的结构和稳定的性能，是 制备高性能材料的重要手段之一。
自组装薄膜的制备方法
1 2
3
物理气相沉积法
利用物理方法将分子或分子团从气相中沉积到基材表面，形 成自组装薄膜。
化学气相沉积法
利用化学反应将分子或分子团在气相中转化为目标物质，并 在基材表面沉积形成自组装薄膜。
溶液法
将分子或分子团溶解在溶剂中形成溶液，然后将溶液涂覆在 基材表面，通过蒸发溶剂或控制溶液的pH值等方法形成自 组装薄膜。
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：
纳米薄膜制备PPT课件
(b)电沉积法．一般Ⅱ-Ⅵ族半导体薄膜可用此 法制备。
(1)纳米薄膜的制备方法
(ⅱ)气相法 (a)高速超微粒子沉积法(气体沉积法)． 基本原理是：用蒸发或溅射等方法获得
超微粒子，用一定气压的惰性气体作载 流气体，通过喷嘴，在基板上沉积成 膜．
(a)高速超微粒子沉积法
美国喷气制造公司采 用该工艺成功地制备 出纳米多层膜，陶瓷 -有机膜、颗粒膜 等．右图是他们采用 气体沉积法中的多喷 嘴，转动衬底制备微 粒的示意图。
(a)高速超微粒子沉积法
日本真空冶金公司的 Seichio Kashu等人用 的设备如右图所 示．他们用此方法制 备了各种金属纳米薄 膜．
(b)直接沉积法
是当前制备纳米薄膜普遍采用的方法，
基本原理：把纳米粒子直接沉淀在低温 基片上．
制备方法主要有三种：惰性气体蒸发法、 等离子溅射法和辉光放电等离子诱导化 学气相沉积法．
金属及合金超微粉涂层材料
采用电解、还原、喷雾等方法，生产出金属及 合金超微粉，然后作为单独的金属(合金)涂层、 金属复合涂层或金属基复合涂层。
金属及合金超微粉涂层材料
几种不同的金属以一定的包覆形式，形成金属复合超微粉 涂层材料，如镍包铝、铝包镍等。复合超微粉根据粉体的 结构形式分为包覆型和非包覆(即混合方式)型，包覆型又 存在完全包覆和部分包覆，如下图所示。
这种镶嵌膜(embadded film)是把金属纳米粒 子镶嵌在高聚物的基 体中．
其装置的示意图如右 图所示．
(c)气相法制备纳米薄膜的几个主要影响因素
(Ⅰ)衬底(基片)的影响(包括衬底材质的 选择和温度的影响)．
(Ⅱ)制备方法的影响．
表9-3 四种不同沉积法得的Ti纳米膜的结构
方法 蒸发法 离子束法 磁控溅射法 电子回旋共振等离子溅射法
(1)纳米薄膜的制备方法
(ⅱ)气相法 (a)高速超微粒子沉积法(气体沉积法)． 基本原理是：用蒸发或溅射等方法获得
超微粒子，用一定气压的惰性气体作载 流气体，通过喷嘴，在基板上沉积成 膜．
(a)高速超微粒子沉积法
美国喷气制造公司采 用该工艺成功地制备 出纳米多层膜，陶瓷 -有机膜、颗粒膜 等．右图是他们采用 气体沉积法中的多喷 嘴，转动衬底制备微 粒的示意图。
(a)高速超微粒子沉积法
日本真空冶金公司的 Seichio Kashu等人用 的设备如右图所 示．他们用此方法制 备了各种金属纳米薄 膜．
(b)直接沉积法
是当前制备纳米薄膜普遍采用的方法，
基本原理：把纳米粒子直接沉淀在低温 基片上．
制备方法主要有三种：惰性气体蒸发法、 等离子溅射法和辉光放电等离子诱导化 学气相沉积法．
金属及合金超微粉涂层材料
采用电解、还原、喷雾等方法，生产出金属及 合金超微粉，然后作为单独的金属(合金)涂层、 金属复合涂层或金属基复合涂层。
金属及合金超微粉涂层材料
几种不同的金属以一定的包覆形式，形成金属复合超微粉 涂层材料，如镍包铝、铝包镍等。复合超微粉根据粉体的 结构形式分为包覆型和非包覆(即混合方式)型，包覆型又 存在完全包覆和部分包覆，如下图所示。
这种镶嵌膜(embadded film)是把金属纳米粒 子镶嵌在高聚物的基 体中．
其装置的示意图如右 图所示．
(c)气相法制备纳米薄膜的几个主要影响因素
(Ⅰ)衬底(基片)的影响(包括衬底材质的 选择和温度的影响)．
(Ⅱ)制备方法的影响．
表9-3 四种不同沉积法得的Ti纳米膜的结构
方法 蒸发法 离子束法 磁控溅射法 电子回旋共振等离子溅射法
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为了制备化合物薄膜或抑制薄膜成分对原材料 的偏离，出现了发应蒸发法等。
2020/3/31
15
蒸发源
• 蒸发源是蒸发装置的关键，基本要求是熔点要高、 饱和蒸气压低、化学性质稳定、良好的耐热性、 原料丰富，经济耐用。
• 常用的蒸发源材料有：W、Mo、Ta等。由于Al、Fe、 Ni、Co等易与W、Mo、Ta等形成低熔点合金，故改 用氮化硼(50%BN+50%TiB2)导电陶瓷坩埚、氧化锆， 氧化钍、氧化铍、氧化镁、氧化铝、石墨坩埚等。
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20
• 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。
溅射镀膜
2020/3/31
21
溅射镀膜特点
➢任何物质均可溅射，尤其是高熔点、低蒸 气压元素和化合物。
➢溅射膜与基板之间的附着性好。 ➢溅射镀膜密度高，针孔少，纯度高。 ➢膜厚可控性和重复性好。 ➢缺点：设备复杂，需要高压装置，沉积速
• 典型的真空系统包括： ---真空室(待抽空的容器); ---真空泵(获得真空的设备); ---真空计(测量真空的器具); ---必要的管道、阀门和其他附属设备。
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5
真空泵
• 获得真空的设备。至今还没有一种泵能直接从大 气一直工作到超高真空。因此，通常是将几种真 空泵组合使用.
• 前级泵：能使压力从1个大气压开始变小，进行排 气的泵
25
射频溅射的原理
• 直流溅射：靶材为阴极，基片为阳极。当靶为绝 缘体时，正离子使靶带电，使靶的电位逐渐上升， 到一定程度后，离子加速电场下降，使辉光放电 停止。因此，靶材只能为导体材料，不能为绝缘 体。
• 射频溅射：无线电波13.56MHZ，交变电场。负 半周时，靶材为阴极，基片为阳极，正离子轰击 靶材，溅射正常进行。正半周，靶材为阳极，基 片为阴极，电子质量比离子小，迁移率高，很快 飞向靶面，中和正电荷，且可能迅速积累大量电 子，使靶表面空间电荷呈现负电性，即正半周也 可实现离子轰击。射频能溅射绝缘靶。
率低，基板温升较高，易受杂质气体影响 等。
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22
溅射镀膜分类
整个溅射过程都是建立在辉光放电的基础 上，即溅射离子都来源于气体放电。
根据产生辉光放电方式的不同，可分为直 流溅射、射频溅射、磁控溅射等。
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23
直流溅射的原理
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24
射频溅射
2020/3/31
固体薄膜材料的制备
真空技术基础
• 真空及真空的常用单位 • 真空的分类 • 真空泵 • 真空的测量
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2
真空及其单位
• 真空是指低于一个大气压的气体空间。常 用“真空度”度量。真空度越高，压强越 小。
• 常用计量单位：Pa, Torr, mmHg, bar, atm.。关系如下：
• 1mmHg=133.322Pa, • 1 Torr=atm/760=133.322Pa≈1mmHg • 1 bar=105Pa
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17
直枪电子束法的原理
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18
高频法
➢坩埚放在高频螺旋线圈的中央，使蒸 发材料在高频电磁场的感应下产生强大 的涡流损失和磁滞损失，导致蒸发材料 升温，直到气化。 ➢特点是： ➢蒸发速率大， ➢温度均匀稳定，不易产生飞溅现象。
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高频感应加热源的原理
• 电离真空计：目前测量高真空的主要设备
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8
主要内容
• 薄膜的制备方法,含:
---真空技术基础; ---PVD(真空蒸发、溅射、离子镀膜) ---CVD ---溶液镀膜法
• 典型的薄膜材料的制备
---金刚石薄膜 ---ZnO薄膜
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PVD的含义
• 物理气相沉积PVD（Physics Vapor Deposition，主要是在真空环境下利用各种 物理手段或方法沉积薄膜。
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磁控溅射原理示意图
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离子镀
• IP (Ion plating），同时结合蒸发和溅射的特点， 让靶材原子蒸发电离后与气体离子一起受电场的
加速，而在基片上沉积薄膜的技术。
• 电场作用下，被电离的靶材原子与气体离子一起 轰击镀层表面，即沉积与溅射同时进行作用于膜 层，只有沉积›溅射时才成膜。
• 次级泵：只能从较低压力抽到更低压力的真空泵。
• 如机械泵+扩散泵系统，为有油系统； 吸附泵+溅 射离子泵+钛升华泵系统，为无油系统。
2020/3Biblioteka 316主要真空泵的排气原理与范围
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真空的测量
• 热偶真空计：利用低压强下气体的热传导 与压强有关的原理制成的真空计。典型的 有热阻真空计和热偶真空计两种。
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真空蒸发的缺点
➢不容易获得结晶结构的薄膜； ➢形成的薄膜与基底之间的附着力较小； ➢工艺重复性不够好。
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真空蒸发的分类
根据蒸发源(热量提供方式)的不同，分为电阻法、 电子束法、高频法等。
为了蒸发低蒸汽压的物质，采用电子束或激光 加热；
为了制造成分复杂或多层复合薄膜，发展了多 源共蒸发或顺序蒸发法；
• 电阻蒸发源可作成丝状、箔状、螺旋状、锥形蓝 状等。
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电子束法
• 电阻法不能满足难熔金属和氧化物材料， 特别是高纯度薄膜的要求。
• 电子束法中将蒸发材料放入水冷铜坩埚中， 直接利用电子束的高能量密度加热，可制 备高熔点和高纯薄膜。根据电子束蒸发源 的型式不同，可分为环形枪、直枪、e型枪 和空心阴级电子枪等。
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PVD的分类
蒸发
单源单层 单源多层 多源反应
物理方法(PVD)
溅射
直流：二级、三级、四级 射频 磁控 离子束
离子镀
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11
真空蒸镀的原理
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12
真空蒸发的优点
• 设备简单、操作容易； • 薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制； • 成膜速率快、效率高； • 生长机理比较单纯。
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真空的分类
粗真空：1×105～1×102Pa 目的获得压 力差。电容器生产中的真空侵渍工艺
低真空：1×102～1×10-1Pa 真空热处理。
高真空：1×10-1～1×10-6Pa 真空蒸发。
超高真空：<1×10-6Pa 体；获得纯净的固体表面。
得到纯净的气
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真空系统的组成
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蒸发源
• 蒸发源是蒸发装置的关键，基本要求是熔点要高、 饱和蒸气压低、化学性质稳定、良好的耐热性、 原料丰富，经济耐用。
• 常用的蒸发源材料有：W、Mo、Ta等。由于Al、Fe、 Ni、Co等易与W、Mo、Ta等形成低熔点合金，故改 用氮化硼(50%BN+50%TiB2)导电陶瓷坩埚、氧化锆， 氧化钍、氧化铍、氧化镁、氧化铝、石墨坩埚等。
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• 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。
溅射镀膜
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21
溅射镀膜特点
➢任何物质均可溅射，尤其是高熔点、低蒸 气压元素和化合物。
➢溅射膜与基板之间的附着性好。 ➢溅射镀膜密度高，针孔少，纯度高。 ➢膜厚可控性和重复性好。 ➢缺点：设备复杂，需要高压装置，沉积速
• 典型的真空系统包括： ---真空室(待抽空的容器); ---真空泵(获得真空的设备); ---真空计(测量真空的器具); ---必要的管道、阀门和其他附属设备。
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真空泵
• 获得真空的设备。至今还没有一种泵能直接从大 气一直工作到超高真空。因此，通常是将几种真 空泵组合使用.
• 前级泵：能使压力从1个大气压开始变小，进行排 气的泵
25
射频溅射的原理
• 直流溅射：靶材为阴极，基片为阳极。当靶为绝 缘体时，正离子使靶带电，使靶的电位逐渐上升， 到一定程度后，离子加速电场下降，使辉光放电 停止。因此，靶材只能为导体材料，不能为绝缘 体。
• 射频溅射：无线电波13.56MHZ，交变电场。负 半周时，靶材为阴极，基片为阳极，正离子轰击 靶材，溅射正常进行。正半周，靶材为阳极，基 片为阴极，电子质量比离子小，迁移率高，很快 飞向靶面，中和正电荷，且可能迅速积累大量电 子，使靶表面空间电荷呈现负电性，即正半周也 可实现离子轰击。射频能溅射绝缘靶。
率低，基板温升较高，易受杂质气体影响 等。
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溅射镀膜分类
整个溅射过程都是建立在辉光放电的基础 上，即溅射离子都来源于气体放电。
根据产生辉光放电方式的不同，可分为直 流溅射、射频溅射、磁控溅射等。
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直流溅射的原理
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射频溅射
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固体薄膜材料的制备
真空技术基础
• 真空及真空的常用单位 • 真空的分类 • 真空泵 • 真空的测量
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真空及其单位
• 真空是指低于一个大气压的气体空间。常 用“真空度”度量。真空度越高，压强越 小。
• 常用计量单位：Pa, Torr, mmHg, bar, atm.。关系如下：
• 1mmHg=133.322Pa, • 1 Torr=atm/760=133.322Pa≈1mmHg • 1 bar=105Pa
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直枪电子束法的原理
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高频法
➢坩埚放在高频螺旋线圈的中央，使蒸 发材料在高频电磁场的感应下产生强大 的涡流损失和磁滞损失，导致蒸发材料 升温，直到气化。 ➢特点是： ➢蒸发速率大， ➢温度均匀稳定，不易产生飞溅现象。
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高频感应加热源的原理
• 电离真空计：目前测量高真空的主要设备
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8
主要内容
• 薄膜的制备方法,含:
---真空技术基础; ---PVD(真空蒸发、溅射、离子镀膜) ---CVD ---溶液镀膜法
• 典型的薄膜材料的制备
---金刚石薄膜 ---ZnO薄膜
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PVD的含义
• 物理气相沉积PVD（Physics Vapor Deposition，主要是在真空环境下利用各种 物理手段或方法沉积薄膜。
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磁控溅射原理示意图
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离子镀
• IP (Ion plating），同时结合蒸发和溅射的特点， 让靶材原子蒸发电离后与气体离子一起受电场的
加速，而在基片上沉积薄膜的技术。
• 电场作用下，被电离的靶材原子与气体离子一起 轰击镀层表面，即沉积与溅射同时进行作用于膜 层，只有沉积›溅射时才成膜。
• 次级泵：只能从较低压力抽到更低压力的真空泵。
• 如机械泵+扩散泵系统，为有油系统； 吸附泵+溅 射离子泵+钛升华泵系统，为无油系统。
2020/3Biblioteka 316主要真空泵的排气原理与范围
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真空的测量
• 热偶真空计：利用低压强下气体的热传导 与压强有关的原理制成的真空计。典型的 有热阻真空计和热偶真空计两种。
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真空蒸发的缺点
➢不容易获得结晶结构的薄膜； ➢形成的薄膜与基底之间的附着力较小； ➢工艺重复性不够好。
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14
真空蒸发的分类
根据蒸发源(热量提供方式)的不同，分为电阻法、 电子束法、高频法等。
为了蒸发低蒸汽压的物质，采用电子束或激光 加热；
为了制造成分复杂或多层复合薄膜，发展了多 源共蒸发或顺序蒸发法；
• 电阻蒸发源可作成丝状、箔状、螺旋状、锥形蓝 状等。
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电子束法
• 电阻法不能满足难熔金属和氧化物材料， 特别是高纯度薄膜的要求。
• 电子束法中将蒸发材料放入水冷铜坩埚中， 直接利用电子束的高能量密度加热，可制 备高熔点和高纯薄膜。根据电子束蒸发源 的型式不同，可分为环形枪、直枪、e型枪 和空心阴级电子枪等。
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PVD的分类
蒸发
单源单层 单源多层 多源反应
物理方法(PVD)
溅射
直流：二级、三级、四级 射频 磁控 离子束
离子镀
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真空蒸镀的原理
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12
真空蒸发的优点
• 设备简单、操作容易； • 薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制； • 成膜速率快、效率高； • 生长机理比较单纯。
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真空的分类
粗真空：1×105～1×102Pa 目的获得压 力差。电容器生产中的真空侵渍工艺
低真空：1×102～1×10-1Pa 真空热处理。
高真空：1×10-1～1×10-6Pa 真空蒸发。
超高真空：<1×10-6Pa 体；获得纯净的固体表面。
得到纯净的气
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真空系统的组成