薄膜及其特性ppt课件

《薄膜及其特性ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、薄膜及其特性11.1薄膜的概念（1）薄膜的定义薄膜（thinfilm）是附着于基体上而与基体在组分或结构上存在差异的物质，是不同于其它物态（气态、液态、固体和等离子态）的一种新的凝聚态。顾名思义，薄膜就是薄层材料。薄膜材料是相对于体材料而言的，绝不是将块体材料压薄而成的，而是通过特殊方法（如物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD）制备的。人们常常是用厚度对薄膜加以描述，通常是把膜层无基片（substratefree）而能独立成形的厚度作为薄膜厚度的一个大致的标准，规定其厚度约在1mm左右。2这一厚度也是采用常规方法所制薄膜膜厚的上限。

2、随着科技工作的不断发展和深入，薄膜领域也在不断扩展，不同的应用领域对薄膜的厚度有不同要求。所以有时把厚度为几十微米的膜层也称为薄膜。通常是几个纳米到几十个微米，这也就是薄膜物理所研究的范围。3它可以理解为气体薄膜，如吸附在固体表面的气体薄膜。也可以理解为液体薄膜，如附着在液体或固体表面的油膜。我们这里所指的薄膜是固体薄膜（solidthinfilms），即使是固体薄膜，也可以分为薄膜单体和附着在某种基体上的另一种材料的固体薄膜，这里所指的薄膜属后者。即附着于基体（又称衬底）上而与基体在组分或结构等方面存在着差异的薄层物质称为薄膜。41

3、薄膜的几种定义一、定义1（狭义）：由单个的原子、离子、原子团无规则地入射到基板表面，经表面附着、迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层固态物质。VacuumSubstrateAtomThinFilm5定义1的特点：●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●也不能描述扩散、注入方法●强调了薄膜的生长必须依附基板6上平面：空气固体膜、液体膜下平面：固体表面、液体表面、空气夹在两个平行平面间的薄层。二、定义2（广义）：缺点：不能区分薄膜、厚膜、涂层、金属箔、层等概念。thickfilmcoating

4、foillayer7三、定义3：采用特定的制备方法在基板表面上生长得到的一薄层固态物质。●强调基板必不可少；——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通常厚度：薄膜<1μm厚膜>10μm8●薄膜(thinfilm)：由物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄层。●厚膜(thickfilm)：由涂覆在基板表面的悬浮液、膏状物经干燥、煅烧而形成。主要方法：丝网印刷(Print)、热喷涂(Spray)历史：陶瓷表面上釉9涂层薄膜厚膜说明:溶胶－凝胶(Sol-Gel

5、)、金属有机物热分解(MOD)、喷雾热解和喷雾水解等属于薄膜方法，但从原理上更接近厚膜方法。10Silicon-On-SapphireWafersSAPPHIRE,Al2O311SubstrateforIII-VNitrideEpitaxy.12131415薄膜材料可用各种单质元素及无机化合物或有机化合物来制作膜，也可用固体、液体或气体物质来合成。薄膜与块状物体一样，可以是单晶薄膜、多晶薄膜、微晶薄膜、纳米晶薄膜、非晶薄膜、超晶格薄膜等。16（2）薄膜材料科学与技术的研究内容（a）如何使某一物质（可以是块状、液态等物质）能成为薄膜形状

6、？就是研究该材料的制备工艺（合成）技术；（b）研究该薄膜具有哪些新的特性（包括光、热、电、磁、力等方面），研究这些特性的物理本质；（c）如何把这些薄膜材料应用于各个领域，尤其是用于高新科技领域。171.2薄膜材料的分类电学——超导、导电、半导体、电阻、绝缘、电介质功能薄膜，如光电、压电、铁电、热释电、磁敏、热敏、化学敏光学——增透、反射、减反、光存储、红外磁学——磁记录和磁头薄膜热学——导热、隔热、耐热声学——声表面波滤波器，如ZnO、Ta2O5机械——硬质、润滑、耐蚀、应变有机、生物181.2薄膜材料的分类按薄膜的功能及其应用领域大

7、致可分类如下：（1）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Al、Cr、Pt、Au、多晶硅、硅化物、SiO2、Si3N4、Al2O3等的薄膜。②超导薄膜特别是近年来国内外普遍重视的高温超导薄膜，例如YBaCuO系稀土元素氧化物超导薄膜以及BiSrCaCuO系和TlBaCuO系非稀土元素氧化物超导薄膜。19③光电子器件中使用的功能薄膜特别是近年来开发研究成功的GaAs/GaAlAs、HgTe/CdTe、a-Si:H、a-SiGe:H、a-SiC:H、a-SiN:H、a-Si/a-SiC等一系列晶态与非晶态超晶格薄膜。

8、④薄膜敏感元件与固态传感器例如SnO2薄膜可燃性气体传感器、ZrO2薄膜氧敏传感器、薄膜应变电阻与压力传感器、Pt、Ni等金属薄膜与Co－Mn－Ni等氧化物薄膜及SiC薄膜的热敏电阻和Si3N4、Ta2O5薄膜的离子敏传