薄膜材料介绍ppt课件
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2. 成膜方法与工艺 真空蒸发镀膜（包括脉冲激光沉积、分子束外延） 溅射镀膜 离子成膜
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma14terials
物理成膜
原子 层的 晶体 生长 “世 界” 与自 然世 界的 比拟
化学气相沉积——原子分子的化学反应 CVD，AMO-CVD，溶胶凝胶法…
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma13terials
物理成膜
1. 定义 利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反应,
成膜过程基本是一个物理过程而完成薄膜生长过程的技术, 以PVD为代表。
薄膜材料介绍
客户服务部 陈维涛
1
1 薄膜材料定义
目
录
2 薄膜材料制备
3 薄膜材料应用
2
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。
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
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma5terials
百度文库
薄膜材料定义
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。
薄膜材料的厚度为1nm~1um之间，它无法单 独存在，只能依附在基底上。
专注 激情 严谨 勤勉
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma16terials
真空蒸镀
对于化合物和合成材料，常用各种蒸发法和热壁法。 1）闪蒸蒸发（瞬间蒸发）： 呈细小颗粒或粉末的薄膜材料，以极小流量逐渐进入高温 蒸发源，使每个颗粒在瞬间全蒸发，成膜，以保证膜的组 分比例与合金相同。 2）多源蒸发： 组成合金薄膜的各元素，各自在单独的蒸发源中加热，蒸 发，并按薄膜材料组分比例成膜。 3）反应蒸发： 真空室通入活性气体后，其原子、分子与来自蒸发源的原子， 分子，在衬底表面反应生成所需化合物。一般用金属或低价 化合物反应生成高价化合物。
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma6terials
生活中的薄膜
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma7terials
生活中的薄膜
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma10terials
1 薄膜材料定义
目
录
2 薄膜材料制备
3 薄膜材料应用
11
薄膜制备方法
湿式成膜 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
物理气相沉积技术 （真空蒸镀、溅射镀膜……）
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma3terials
薄膜材料历史
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。
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma4terials
Cloud
target
substrate
Cloud Earth surface -- ground
Natural rain Snow Hail
Thunder storm Dust, Pollution
Environmental protection
Target/evaporated source Substrate surface
化学气相沉积技术 （热CVD、光CVD……）
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma12terials
典型制备方法
物理气相沉积 (PVD)——原子分子的物理迁移 PLD，Megnetron Sputtering，ALD，MBE
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) 蒸发或升华。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) 输运到衬底。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) 吸附、成核与生长。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。
薄膜材料优点
薄膜材料是相对块体材料而言，但不是简单 地将块体材料压薄而成的，而是采用特殊的方法 在体材料表面制备一层与体材料性质完全不同的 物质层，它一般具有特殊的材料性能或性能组合。
在真空薄膜沉积过程中，可以看成是原子级 的铸造工艺，它是将单个原子一个一个地凝结在 衬底表面形成薄膜。
专注 激情 严谨 勤勉
Atomic rain Clusters Particles Discharge Impurity, Contamination
Vacuum
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma15terials
真空蒸镀
工艺原理
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma8terials
薄膜材料分类
薄膜材料
涂层或厚膜 (>1um)
薄膜(<1um)
材料保护涂层
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)
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma9terials
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma14terials
物理成膜
原子 层的 晶体 生长 “世 界” 与自 然世 界的 比拟
化学气相沉积——原子分子的化学反应 CVD，AMO-CVD，溶胶凝胶法…
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma13terials
物理成膜
1. 定义 利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反应,
成膜过程基本是一个物理过程而完成薄膜生长过程的技术, 以PVD为代表。
薄膜材料介绍
客户服务部 陈维涛
1
1 薄膜材料定义
目
录
2 薄膜材料制备
3 薄膜材料应用
2
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。
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
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma5terials
百度文库
薄膜材料定义
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。
薄膜材料的厚度为1nm~1um之间，它无法单 独存在，只能依附在基底上。
专注 激情 严谨 勤勉
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma16terials
真空蒸镀
对于化合物和合成材料，常用各种蒸发法和热壁法。 1）闪蒸蒸发（瞬间蒸发）： 呈细小颗粒或粉末的薄膜材料，以极小流量逐渐进入高温 蒸发源，使每个颗粒在瞬间全蒸发，成膜，以保证膜的组 分比例与合金相同。 2）多源蒸发： 组成合金薄膜的各元素，各自在单独的蒸发源中加热，蒸 发，并按薄膜材料组分比例成膜。 3）反应蒸发： 真空室通入活性气体后，其原子、分子与来自蒸发源的原子， 分子，在衬底表面反应生成所需化合物。一般用金属或低价 化合物反应生成高价化合物。
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma6terials
生活中的薄膜
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma7terials
生活中的薄膜
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma10terials
1 薄膜材料定义
目
录
2 薄膜材料制备
3 薄膜材料应用
11
薄膜制备方法
湿式成膜 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
物理气相沉积技术 （真空蒸镀、溅射镀膜……）
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma3terials
薄膜材料历史
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。
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma4terials
Cloud
target
substrate
Cloud Earth surface -- ground
Natural rain Snow Hail
Thunder storm Dust, Pollution
Environmental protection
Target/evaporated source Substrate surface
化学气相沉积技术 （热CVD、光CVD……）
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma12terials
典型制备方法
物理气相沉积 (PVD)——原子分子的物理迁移 PLD，Megnetron Sputtering，ALD，MBE
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) 蒸发或升华。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) 输运到衬底。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) 吸附、成核与生长。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。
薄膜材料优点
薄膜材料是相对块体材料而言，但不是简单 地将块体材料压薄而成的，而是采用特殊的方法 在体材料表面制备一层与体材料性质完全不同的 物质层，它一般具有特殊的材料性能或性能组合。
在真空薄膜沉积过程中，可以看成是原子级 的铸造工艺，它是将单个原子一个一个地凝结在 衬底表面形成薄膜。
专注 激情 严谨 勤勉
Atomic rain Clusters Particles Discharge Impurity, Contamination
Vacuum
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma15terials
真空蒸镀
工艺原理
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma8terials
薄膜材料分类
薄膜材料
涂层或厚膜 (>1um)
薄膜(<1um)
材料保护涂层
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)
专注 激情 严谨 勤勉
Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Ma9terials