真空技术与薄膜制备
沈阳航空航天大学
真空技术与薄膜制备
94140201班
2009041402013
丁梓峰
超疏水膜及自组装薄膜的制备与表征的
研究现状
超疏水膜的基础理论研究始20世纪50年代，盛于90年代，一般将与水接触角大于120°的膜称为超疏水膜，也有将大于150°的膜称为超疏水膜之说。有机物表面润湿性能是由固体表面原子及其堆积态所决定，与其内部组成及分子排布无关。
随着超疏水膜理论日臻成熟，研究证实超疏水膜主要由材料表面的化学结构、聚集态、表面形貌、微构造协同作用所决定。Girifalco等在其研究中证实，自然界中理想表面与水最大接触角必须由具有最低表面能的材料产生。他通过在极性固体表面上沉积上一层由全氟十二烷酸组成的单分子膜，获得了具有最低表面能的表面，其表面完全由—CF3铺满，表面能很小，理论计算出该表面与水接触角为120°。
因而人们在研究超疏水表面时，首先进行了低表面能材料的合成研究，硅氧烷及含氟材料受到了研究人员的青睐。硅氧烷及含氟材料是自然界所有物质中已知表面能最低的两种材料，是获得超疏水膜的首选材料之一。由于含氟材料的表面能比硅氧烷的低，具备其他材料所没有的独特性能。Hozumoi利用化学气相沉积(CVD) 方法，通过控制气体压力和底材的温度以使含氟材料等的表面粗糙度控制在9. 4～60. 8 nm，在表面上接氟硅材料，生成了透明的超疏水膜。进一步研究发现，膜表面具有相同的化学成分和聚集方式，当其表面物理形貌微构造发生变化时，其疏水性能有较大的差异，显然即使粗糙度相似的表面，其表面形貌微构造会有较大的差异，会对膜的疏水性产生的影响也会有较大的差异，为此，科学家们对超疏水膜的形貌微构造进行了较详尽的研究，并试图控制形貌微构造，获得综合性能优异的超疏水膜。
膜的制备技术主要有LB法、自组装薄膜法(SAMs)、溶胶一凝胶法等。十九
世纪八十年代左右Pockels最早提出在水面上铺展活性剂单分子层的技术。二十世纪初Langmuir与Blodgett共同发明了LB薄膜制备法。
研究者在自组装薄膜技术的研究逐渐深入，将薄膜技术重点从原先LB膜技术
转移到SAMs(Self-assembled monolayers)技术。SAMs技术是利用固体表面在稀溶液中吸附活性物质而形成的有序分子组织，其基本原理是通过固～液界面问的静电吸附或化学吸附，在基片上形成二维有序单层膜。与用分子束外延生长(船E)、化学气相沉积(CVD)等方法制备的超薄膜相比，SAMs具有更高的有序性和取向性图1-1为典型的自组装分子膜分子组装示意图。
图1-1 自组装膜示意图
SAMs通过化学键与基底相结合，具有高度的取向性和有序性，适合于取代LB膜。通过在基底上引入分子尺度的活性基团，可以灵活地设计各种功能表面。同时，SAMs从分子和原子水平上提供了对结构与性能之间的关系及各种界面现象深入理解的途径，方便灵活的分子设计使其成为研究、认识有序性生长、润湿性、粘着、润滑、腐蚀等现象的极佳体系；SAMs的空间有序性，使其适合作为二维乃至三维领域内研究物理化学和统计物理学模型。
自组装膜(Self-assembled monolayers，SAMs)是分子在溶液(或气态)中自发地通过强化学键作用力牢固地与基片结合以形成热力学稳定、致密排列、低缺陷的有机超薄膜。Bigelow等在1946年首先提出自组装膜的概念，其合作者Zisman[1]
在1964年阐明了自组装的成膜机理。Sagiv[2]在1980年首先用正十八烷基三氯硅烷OTS-C18H37SiCl3吸附在玻璃表面制备了自组装单分子膜。自组装膜根据基片材料和组装分子的不同，主要可以分为以下几类：
(1) 脂肪酸形成的自组装膜
脂肪酸类自组装膜是最早被研究的自组装体系之一，由于LB膜所采用的有机分子必须是两性的，而脂肪酸符合这个要求，所以LB膜的研究很多都采用脂肪酸
化合物作为研究对象。因此，脂肪酸类化合物的单分子膜被认为是联系LB膜和SAMs的桥梁，对其研究可更深入的了解这两种最常用的制膜方法的优缺点。脂肪酸类自组装膜的成膜机理被认为是一种酸碱反应，其主要驱动力为羧基阴离子与表面阳离子之间的相互作用[3]。它主要是脂肪酸在一些氧化物表面的自组装，例如，脂肪酸类在Ag、AgO、Al2O3和CuO表面的自组装膜。
(2) 有机硅烷类的自组装膜
有机硅烷类化合物(包括有机氯硅烷、烷氧基硅烷、氨基硅烷等)在羟基化的表面(如石英、玻璃、云母、氧化铝、氧化锗等表面)能形成二维网状聚硅烷膜，通过Si-O-Si键与基片结合，如图1-2所示
图1-２有机硅烷在硅表面的SAMs示意图
硅烷自组装单层膜的质量与组装溶液的浓度、温度和组装时间有很重要的关系，但不同研究者所报道的研究结果并不一致[4]。硅烷类化合物自组装膜的重现性较差，然而由于它独特的稳定性以及制膜的灵活性和多样性，故其仍然是表面修饰和表面功能化的理想材料，也是人们研究的最多的自组装膜体系之一。
(3) 有机硫化物在金属和半导体表面的自组装膜
硫的化合物对过渡金属的表面有着亲和力，这是由于其与表面的金属形成了双键。烷基硫醇分子是近年来研究比较多的自组装体系，主要是在单一金属表面如Au、Ag、Cu等表面的自组装[5]，尤其以金表面的烷基硫醇自组装单层膜为主，其主要原因是：(1)存在许多功能团时，金与硫之间可通过强烈的特殊相互作用形成单分子膜；(2)长链烷基硫醇在金表面能够形成紧密排列的晶态和液晶态单
分子膜。
(4) 硅表面的烷基单层膜
硅表面的烷基单层膜是近几年发展起来的一种自组装技术，主要是通过Si-C 共价键将有机分子连接到硅表面上，由于这种膜的稳定性比较高，因而又被称为刚性膜。目前，对于这种硅表面的自组装单层膜的研究仅仅处于一个起步阶段。
目前国内外对离子液体润湿性的研究还只是处于初级阶段。本论文对超疏水膜及自组装薄膜的制备与表征的研究现状进行研究。研究内容涉及表面化学，材料化学，有机化学等，该研究具有重要的理论意义和广阔的应用前景。
Tio2薄膜的制备(DOC)
新能源综合报告 实验题目：Tio2薄膜的制备和微细加工 学院：物理与能源学院 专业：新能源科学与工程 学号：1350320 汇报人： 指导老师：王哲哲
一、预习部分（课前完成） 〔目的〕： 1、用溶胶-凝胶法制备Tio2光学薄膜。 2、学习紫外掩膜辐照光刻法制备Tio2微细图形。 3、微细图形结构及形貌分析。 〔内容〕 1、了解溶胶凝胶制备薄膜的原理。 2、了解常见的微细加工的方法。 3、充分调研文献资料，确定实验方案。 4、实验制备和数据分析。 ①、制备出感光性的Tio2薄膜凝胶，掌握制备工艺。 ②、对Tio2凝胶薄膜进行紫外掩膜辐照。 ③、制备出Tio2微细图形并进行热处理。 ④、测试Tio2微细图形的结构和形貌特征，处理并分析数据。〔仪器〕：(名称、规格或型号) 紫外点光源、马沸炉、提拉机、光学显微镜、磁力搅拌器、紫外可见光分光光度计、提供制备Tio2材料的前驱物，溶剂等。 二、实验原理 1、Tio2的基本性质 Tio2俗称太白粉，它主要有两种结晶形态：锐钛型和金红石型，其中锐钛型二氧化碳活性比金红石型二氧化钛高。
特点：它是一种n型半导体材料，晶粒尺寸介于1~100 nm，TiO2比表面积大，表面活动中心多，因而具有独特的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，呈现出许多特有的物理、化学性质。 应用：在涂料、造纸、陶瓷、化妆品、工业催化剂、抗菌剂、环境保护等行业具有广阔的应用前景，TiO2半导体光催化剂因光催化效率高、无毒、稳定性好和适用范围广等优点而成为人们研究的热点。 纳米TiO2的制备方法： 物理制备方法：主要有机械粉碎法、惰性气体冷凝法、真空蒸发法、溅射法等； 物理化学综合法：又可大致分为气相法和液相法。目前的工业化应用中，最常用的方法还是物理化学综合法。 2、溶胶-凝胶法的基本概念 溶胶：是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,并且不停地进行布朗运动的体系。由于界面原子的Gibbs自由能比内部原子高,溶胶是热力学不稳定体系。 溶胶分类：根据粒子与溶剂间相互作用的强弱,通常将溶胶分为亲液型和憎液型两类。 凝胶：是指胶体颗粒或高聚物分子互相交联,形成空间网状结构,在网状结构的孔隙中充满了液体(在干凝胶中的分散介质也可以是气体)的分散体系。对于热力学不稳定的溶胶,增加体系中粒子间结合所须克服的能量可使之在动力学上稳定。
薄膜材料与薄膜技术复习资料22084
1.为了研究真空和实际使用方便，根据各压强范围内不同的物理特点，把真空划分为 粗真空，低真空，高真空，超高真空四个区域。 2.在高真空真空条件下，分子的平均自由程可以与容器尺寸相比拟。 3.列举三种气体传输泵旋转式机械真空泵，油扩散泵和复合分子泵。 4.真空计种类很多，通常按测量原理可分为绝对真空计和相对真空计。 5.气体的吸附现象可分为物理吸附和化学吸附。 6.化学气相反应沉积的反应器的设计类型可分为常压式，低压式，热壁 式和冷壁式。 7.电镀方法只适用于在导电的基片上沉积金属和合金，薄膜材料在电解液中是以 正离子的形式存在。制备有序单分子膜的方法是LB技术。 8.不加任何电场，直接通过化学反应而实现薄膜沉积的方法叫化学镀。 9.物理气相沉积过程的三个阶段：从材料源中发射出粒子，粒子运输到基片和粒子 在基片上凝聚、成核、长大、成膜。 10.溅射过程中所选择的工作区域是异常辉光放电，基板常处于负辉光区，阴极 和基板之间的距离至少应是克鲁克斯暗区宽度的3-4倍。 11.磁控溅射具有两大特点是可以在较低压强下得到较高的沉积率和可以在较低 基片温度下获得高质量薄膜。 12.在离子镀成膜过程中，同时存在吸附和脱附作用，只有当前者超 过后者时，才能发生薄膜的沉积。 13.薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与 结合生长过程。 14.原子聚集理论中最小稳定核的结合能是以原子对结合能为最小单位不连续变化 的。 15.薄膜成核生长阶段的高聚集来源于：高的沉积温度、气相原子的高的动能、 气相入射的角度增加。这些结论假设凝聚系数为常数，基片具有原子级别的平滑度。 16.薄膜生长的三种模式有岛状、层状、层状-岛状。 17.在薄膜中存在的四种典型的缺陷为：点缺陷、位错、晶界和 层错。 18.列举四种薄膜组分分析的方法：X射线衍射法、电子衍射法、扫描电子 显微镜分析法和俄歇电子能谱法。 19.红外吸收是由引起偶极矩变化的分子振动产生的，而拉曼散射则是由引起极化率 变化的分子振动产生的。由于作用的方式不同，对于具有对称中心的分子振动，红外吸收不敏感，拉曼散射敏感；相反，对于具有反对称中心的分子振动，红外吸收敏感而拉曼散射不敏感。对于对称性高的分子振动，拉曼散射敏感。 20.拉曼光谱和红外吸收光谱是测量薄膜样品中分子振动的振动谱，前者 是散射光谱，而后者是吸收光谱。 21.表征溅射特性的主要参数有溅射阈值、溅射产额、溅射粒子的速度和能 量等。 什么叫真空？写出真空区域的划分及对应的真空度。 真空，一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。粗真空 105～102Pa 粘滞流，分子间碰撞为主低真空 102～10-1 Pa 过渡流高真空 102～10-1 Pa分子流，气体分子与器壁碰撞为主超高真空 10-5～10-8 Pa气体在固体表面吸附滞留为主极高真空 10-8 Pa 以下
薄膜的材料及制备工艺
薄膜混合集成电路的制作工艺 中心议题：多晶硅薄膜的制备 摘要：本文主要介绍了多晶硅薄膜制备工艺，阐述了具体的工艺流程，从低压化学气相沉积(LPCVD)，准分子激光晶化(ELA)，固相晶化（SPC）快速热退火(RTA)，等离子体增强化学反应气相沉积(PECVD等，进行详细说明。 关键词：低压化学气相沉积(LPCVD)；准分子激光晶化(ELA)； 快速热退火(RTA)等离子体增强化学反应气相沉积(PECVD) 引言 多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。 1薄膜集成电路的概述
在同一个基片上用蒸发、溅射、电镀等薄膜工艺制成无源网路,并组装上分立微型元件、器件,外加封装而成的混合集成电路。所装的分立微型元件、器件，可以是微元件、半导体芯片或单片集成电路。 2物理气相沉积-蒸发 物质的热蒸发利用物质高温下的蒸发现象，可制备各种薄膜材料。与溅射法相比，蒸发法显著特点之一是在较高的真空度条件下，不仅蒸发出来的物质原子或分子具有较长的平均自由程，可以直接沉积到衬底表面上，且可确保所制备的薄膜具有较高纯度。 3 等离子体辅助化学气相沉积--PECVD
传统的CVD技术依赖于较高的衬底温度实现气相物质间的化学反应与薄膜沉积。PECVD在低压化学气相沉积进行的同时，利用辉光放电等离子体对沉积过程施加影响。促进反应、降低温度。 降低温度避免薄膜与衬底间不必要的扩散与化学反应；避免薄膜或衬底材料结构变化与性能恶化；避免薄膜与衬底中出现较大的热应力等。 4低压化学气相沉积(LPCVD)
高分子膜材料的制备方法
高分子膜材料的制备 方法 xxx级 xxx专业xxx班 学号：xxxxxxx xxx
高分子膜材料的制备方法 xxx （xxxxxxxxxxx，xx） 摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。 关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法 1.引言 膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。 2.膜材料的制备方法
2.1 浸没沉淀相转化法 1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。 2.1.1 浸没沉淀制膜工艺 目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。 浸入沉淀法至少涉及聚合物/溶剂/非溶剂3个组分，为适应不同应用过程的要求，又常常需要添加非溶剂、添加剂来调整铸膜液的配方以及改变制膜的其他工艺条件，从而得到不同的结构形态和性能的膜。所制成的膜可以分为两种构型：平板膜和管式膜。平板膜用于板
薄膜材料制备原理、技术及应用知识点2013by张为政
薄膜材料制备原理、技术及应用知识点1 一、名词解释 1. 气体分子的平均自由程:自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间，经过 的直线路程。对个别分子而言，自由程时长时短，但大量分子的自由程具有确定的统计规律。气体分子相继两次碰撞间所走路程的平均值。 2. 物理气相沉积（PVD）：物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真 空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 3. 化学气相沉积（CVD）：化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应 物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。 4. 等离子体鞘层电位：等离子区与物体表面的电位差值ΔV p即所谓的鞘层电位。 5. 溅射产额：即单位入射离子轰击靶极溅出原子的平均数，与入射离子的能量有关。 6. 自偏压效应：在射频电场起作用的同时，靶材会自动地处于一个负电位下，导致气 体离子对其产生自发的轰击和溅射。 7. 磁控溅射：在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场，借助于靶表面上形成 的正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速率溅射的过程。 8. 离子镀：在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物部分离化，产生离子轰击 效应，最终将蒸发物或反应物沉积在基片上。结合蒸发与溅射两种薄膜沉积技术而发展的一种PVD方法。 9. 离化率：被离化的原子数与被蒸发气化的原子数之比称为离化率.一般离化装置的 离化率仅为百分之几,离化率较高的空心阴极法也仅为20～40% 10. 等离子体辅助化学气相沉积（PECVD）技术：是一种用等离子体激活反应气体,促 进在基体表面或近表面空间进行化学反应,生成固态膜的技术。等离子体化学气相沉积技术的基本原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，利用低温等离子体作为能量源，通入适量的反应气体，利用等离子体放电，使反应气体激活并实现化学气相沉积的技术。 11. 外延生长：在单晶衬底（基片）上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶 层，犹如原来的晶体向外延伸了一段，故称外延生长。 12. 薄膜附着力:薄膜对衬底的黏着能力的大小，即薄膜与衬底在化学键合力或物理咬 合力作用下的结合强度。 二、填空： 1、当环境中元素的分压降低到了其平衡蒸气压之下时，元素发生净蒸发。反之，元素发生 净沉积。 2、在直流放电系统中，气体放电通常要经过汤生放电阶段、辉光放电阶段和弧光放电阶段 三个放电过程，其中溅射法制备薄膜主要采用辉光放电阶段所产生的大量等离子体来形 1 微观永远大于宏观你永远大于人类今天永远大于永远■■■■■■■■纯属个人行为，仅供参考■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■
光学薄膜技术第三章 薄膜制造技术
第三章薄膜制造技术 光学薄膜可以采用物理汽相沉积（PVD)和化学液相沉积（CLD)两种工艺来获得。CLD工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，废水废气对环境造成污染，已很少使用。 PVD需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。 PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。 制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识 用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几个原子、分子的集合体（从广义来说，就是使其蒸发），并使它们在其他位置重新结合或凝聚。 在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在，那就会产生如下一些问题： ①蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难以制得均匀平整的薄膜； ②空气分子进入薄膜而形成杂质； ③空气中的活性分子与薄膜形成化合物； ④蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成 化合物，从而不能进行正常的蒸发等等。 因此，必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去，这个 过程称为抽气。空气压力低于一个大气压的状态称为真空， 而把产生真空的装置叫做真空泵，抽成真空的容器叫做真空 室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。制作 薄膜最重要的装备是真空设备． 真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备。二 者真空度不同，这两种真空设备的抽气系统基本上是相同 的，但所用的真空泵和真空阀不同，而且用于真空室和抽气 系统的材料也不同，下图是典型的高真空设备的原理图，制 作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。 下图是超高真空设备的原理图，在原理上，它与高真空设备 没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空气的流动性， 超高真空设备不太使用管子，多数将超高真空用的真空泵直 接与真空室连接，一般还要装上辅助真空泵（如钛吸气泵） 来辅助超高真空泵。 3.1 高真空镀膜机 1.真空系统 现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。普通所说的 真空镀膜，基本都是在高真空中进行的。 先进行(1)然后进行(2)。因为所有的（超）高真空泵只有在真空室的压力降低到一定程度时才能进行工作，而且在高真空泵（如油扩散泵）中，要把空气之类的分子排出，就必须使排气口的气体压力降低到一定程度。 小型镀膜机的真空系统 低真空机械泵+高真空油扩散泵+低温冷阱
薄膜材料及其制备技术-2015级研究生
《薄膜材料及其制备技术》作业 ——材料科学与工程学院2015级研究生 1，在T=291K 时，水的表面张力系数（或表面能）10.07 3N m s -=?，63118.01610v m mol a --=醋，如果水滴半径810r m -=，请计算此时的蒸汽压'p （用p 表示）以及水滴内外压强差p D 。（10分） 2，从热力学的角度证明：当从过饱和（压强为p ’）的气相析出凝聚相时，凝聚 相的临界晶核尺寸r c 满足：2exp()'/B c v p p K Tr a s =；并由此得到结论：①当凝聚体晶核的尺寸r
薄膜材料的制备
对薄膜制备的综述 一．前言 随着薄膜科学技术与薄膜物理学的发展,薄膜在微电子、光学、窗器、表面改性等方面的应用日益广泛;而薄膜产业的日趋壮大又刺激了薄膜技术和薄膜材料的蓬勃发展。面对新技术革命提出的挑战,无机薄膜材料的制备方法也日新月异,与以往的制膜方法相比有了新的特点,方法也向着多元化的方向发展。这篇综述主要介绍了：薄膜材料的制备、举例发光薄膜的制备以及薄膜材料的发展前景。 二．薄膜材料的制备 主要内容：1.薄膜材料基础；2.薄膜的形成机理；3.物理气相沉积；4.化学气相沉积；5.化学溶液镀膜法；6.液相外延制膜法。 §1 薄膜材料基础 1. 薄膜材料的概念 采用一定方法，使处于某种状态的一种或几种物质（原材料)的基团以物理或化学方式附着于衬底材料表面，在衬底材料表面形成一层新的物质，这层新物质就是薄膜。简而言之，薄膜是由离子、原子或分子的沉积过程形成的二维材料。 2. 薄膜分类 （1）物态:气态、液态、固态（thin-solid-film）。 （2）结晶态：A非晶态：原子排列短程有序，长程无序。B晶态:a单晶：外延生长，在单晶基底上同质和异质外延；b多晶：在一衬底上生长，由许多取向相异单晶集合体组成。 （3）化学角度：有机和无机薄膜。 （4）组成：金属和非金属薄膜。 （5）物性：硬质、声学、热学、金属导电、半导体、超导、介电、磁阻、光学薄膜。 薄膜的一个重要参数：a厚度，决定薄膜性能、质量；b通常，膜厚小于数十微米，一般在1微米以下。
3. 薄膜应用 薄膜材料及相关薄膜器件兴起于20世纪60年代。是新理论、高技术高度结晶的产物。 （1）主要的薄膜产品： 光学薄膜、集成电路、太阳能电池、液晶显示膜、光盘、磁盘、刀具硬化膜、建筑镀膜制品、塑料金属化制品。 （2）薄膜是现代信息技术的核心要素之一： 薄膜材料与器件结合，成为电子、信息、传感器、光学、太阳能等技术的核心基础。 4.薄膜的制备方法 （1）代表性的制备方法按物理、化学角度来分，有： a物理成膜PVD、b化学成膜CVD （2）具体制备方法如下表流程图： §2 薄膜的形成机理 1.薄膜材料在现代科学技术中应用十分广泛,制膜技术的发展也十分迅速。制膜方法—分为物理和化学方法两大类；具体方式上—分为干式、湿式和喷涂三种，而每种方式又可分成多种方法。 2.薄膜的生长过程分为以下三种类型： (1) 核生长型（V olmer Veber型）：这种生长的特点是到达衬底上的沉积原子首先凝聚成核，后续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。核生长型薄膜生长的四个阶段： a. 成核：在此期间形成许多小的晶核，按同济规律分布在基片表面上； b. 晶核长大并形成较大的岛：这些岛常具有小晶体的形状； c. 岛与岛之间聚接形成含有空沟道的网络； d. 沟道被填充：在薄膜的生长过程中，当晶核一旦形成并达到一定尺寸之后，另外再撞击的离子不会形成新的晶核，而是依附在已有的晶核上或已经形成的岛上。分离的晶核或岛逐渐长大彼此结合便形成薄膜。 这种类型的生长一般在衬底晶格和沉积膜晶格不相匹配时出现。大部分的
真空薄膜技术与薄膜材料的应用
真空薄膜技术与薄膜材料的应用及学习薄膜技术意义 ——龙090243138 材料物理 摘要：本文主要讲述薄膜材料的一些基本特点和在能源，军事以及其它方面的一些应用，并列举部分应用比较广泛的薄膜材料及现今前沿的薄膜材料和薄膜技术如光学薄膜中的太阳能薄膜，眼镜镀膜，抗反射膜及其他的一些耐腐蚀薄膜和电容薄膜，并阐述学习薄膜技术的意义。 关键词：薄膜；应用；发展；意义 Abstract：This article focuses on some basic characteristics of thin film material and the application of in the energy, military and some other aspects. Then it gives part of broader application of the thin film material and the edge of the film materials and thin film technologies such as optical thin films in solar thin film, optical coating, anti reflective film and other corrosion resistant film and film capacitors. At
last it gives the significance of the thin film technology and expounds. Keywords：Thin Film；Application；Development；Meaning 引言：真空薄膜技术发展至今已有200年的历史。在一代代探索者的艰辛研究下各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势，以至于将薄膜材料及薄膜技术看成21世纪科学与技术领域的重要发展方向之一。 正文： 真空薄膜技术发展至今已有200年的历史。在19世纪可以说一直是处于探索和预研阶段。经过一代代探索者的艰辛研究，时至今日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，各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势。其中包括纳米薄膜、量子线、量子点等低维材料，高K值和低K值介质薄膜材料，大规模集成电路用Cu 布线材料，巨磁电阻、厐磁电阻等磁致电阻薄膜材料，大禁带宽度的“硬电子学”半导体薄膜材料，发蓝光的光电半导体材料，高透明性低电阻率的透明导电材料，以金刚石薄膜为代表的各类超硬薄膜材料等。这些新型薄膜材料的出现，为探索材料在纳米尺度的新现象、新规律，开发材料的新特性、新功能，提高超大规模集成电路的集成度，提高信息存储记录密度，扩大半导体材料的应用围，提高电子元器件的可靠性，提高材料的耐磨抗蚀性等，提供了物质基础。以至于将薄膜材料及薄膜技术看成21世纪科学与技术领域的重要发展方向之一。 薄膜技术与薄膜材料之所以受到人们的关注，主要基于下面几个理由： （1）薄膜材料是典型的二维材料，即在两个尺度上较大，而在第三个尺度上很小。 （2）作为二维材料，薄膜材料的最主要特点是所谓尺寸特点，利用这个特点可以实现各种元器件的微型化、集成化。 （3）由于尺寸小，薄膜材料中表面和界面所占的相对比例较大，表面所表现的有关性质极为突出，存在一系列与表面界面有关的物理效应。
薄膜制备新技术及应用
河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute 毕业设计 题目薄膜制备新技术及应用 系别光电工程系 专业 班级 姓名 学号 指导教师 日期 2011．10
目录 目录 (2) 1 真空蒸发沉积 (3) 2溅射沉积 (4) 3 分子束外延 (5) 4 脉冲激光沉积 (5) 5 化学气相沉积 (7) 5.1 金属有机化合物化学气相沉积 (7) 5.2 等离子体增强化学气相沉积 (8) 6 溶胶2凝胶工艺 (8) 7 结束语 (9)
1 真空蒸发沉积 真空蒸发沉积是制备光学薄膜最常用的方法 ,目前也被广泛地用作制备光 电薄膜。它的基本原理是把被蒸发材料加热到蒸发温度 ,使之蒸发沉积到衬底上形成所需要的膜层。早期做法是用电阻加热法 (R 法) 来制备金属膜或介质膜 ,常用的不外乎 ZnS ,MgF2 ,Na3AlF6 等极有限的几种材料 ,由于其机械性能较 差 ,不耐磨、抗激光损伤强度低 ,所以严重地限制了它的使用 ,更无法满足激光器件 (如耐磨擦、抗高功率等) 的要求。 为适应激光的发展而产生的电子束蒸发法（EB法) 开创了蒸发镀膜的新领 域 ,即用其来蒸发氧化物材料即得所谓的“硬膜”。由于氧化物材料 , 如ZrO2 ,TiO2 ,Ta2O5 ,SiO2 等熔点高又耐磨 ,所以得到的膜层与用热蒸发镀制的“软膜”相比 ,其化学性能和物理性能都要稳定得多。上蒸镀时 ,是用电子束的动能将其熔化 ,被蒸发的气体分子又获得了一定的动能 ,所以膜的致 密度、粘附力均得到提高 ,抗激光破坏的阈值也得到改善。但是采用上述蒸发镀膜所获得的薄膜一般呈柱状结构 ,还不够十分致密 ,所以膜层很容易吸附大气中诸如水蒸汽、H2 和 O2等 ,这将导致薄膜性能发生改变。 除了上述传统的热蒸发沉积及电子束蒸发以外 ,日本京都大学教Takag等于 1972 年发明了离化团簇束沉积 ( ICBD 技术 ,ICBD 是一种非平衡条件)下 的真空蒸发与离子束相结合的薄膜沉积技术 ,是一种可在室温条件下获得高质 量薄膜甚至单晶膜的沉积方法。ICB 膜生长有以下 3 个主要特点：①离化原子团的荷质比小 ,能在低能量获得高的沉积速率 ; ②容易控制离化原子团的能量和离子含量 ,在低温衬底上容易获得附着力强的薄膜 ; ③离化原子团和衬底碰撞时 ,增加了原子的迁移率 ,改善了膜的结晶状态。 20 多年来 , Katagi 等就 ICB 机制包括原子团的形成、原子团的尺寸、强度和离化条件及其薄膜生长机理进行了广泛的研究。ICB 技术已被用于制备各种功能薄膜 , 其中包括半导体、金属、介质、光学涂层、光电材料、热电材料、磁性材料及有机材料等。除日本、美国外 ,俄国和韩国等学者也开展了ICB 方法的研究。在国内 ,北京大学、南京大学、复旦大学、武汉大学和一些科研院所也已掌握了 ICB技术 ,开展多种薄膜材料的研究工作。例如 , Yamada等在 Si (111) 和 Si (100) 衬底上用 ICB 外延方法制备了 400 nm 的
薄膜制备技术论文
薄膜制备技术论文 高阻隔薄膜的制备技术 【摘要】本文介绍了包装领域中阻隔薄膜的几种基本的制备技术，并对其技术原理和技术特点做了简要的概述，重点介绍普通包装薄 膜表面沉积纳米SiOx作为阻隔材料的优越性和制备方法。纳米氧化 硅薄膜制备包括：物理气相沉积，化学气相沉积两种。物理气相沉 积技术较成熟，已广泛用于当今的众多薄膜生产厂家;化学气相沉积 技术由于沉积速率慢，生产成本高，耗资大，限制了工业化应用。 本文还介绍了一种能够克服上述限制因素的新技术，从而使薄膜的 阻隔性能大大提高。 【关键词】纳米氧化硅薄膜阻隔性能物理气相沉积化学气相沉积引言 社会发展表现在不仅对普通包装材料数量上的增加，对优质保质保鲜包装材料品种和质量的需求也在日益增加。如在食品和医药包 装领域中，包装材料的阻水阻气要求越来越高。高阻隔包装材料通 常指对气液渗透物具有高阻尼作用的材料，即防止氧的侵入以免商 品氧化变质，防止水或水蒸气的渗透以免商品受潮霉变，防止香气、香味和二氧化碳外逸，以免商品变味和变质等。目前阻隔性包装材 料已经成为包装材料的发展趋势，并广泛用于各种应用领域，如电 子显示领域的OLED[1]。 1阻隔材料的发展历程及趋势 阻隔包装材料的发展历程可分为三个阶段：第一代包装材料如PE、PP、PET、PVDC、PVC等。因其阻隔性达不到要求(见表1)，使 用越来越少。采用高聚物(比如PEN)可以解决阻隔性和用金属探测 器检查问题，但是成本太高，并且难于循环利用。采用复合膜结构，如三层复合膜PA/黏合剂/PE、五层复合膜LDPE/粘合剂/EVOH/黏合 剂/LDPE等，阻隔性能大大提高，但工艺复杂、回收困难、污染环
薄膜材料及其制备技术
课程设计 实验课程名称电子功能材料制备技术 实验项目名称薄膜材料及薄膜技术 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 薄膜材料及薄膜技术 薄膜技术发展至今已有200年的历史。在19世纪可以说一直是处于探索和预研阶段。经过一代代探索者的艰辛研究，时至今日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，各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势。其中包括纳米薄膜、量子线、量子点等低维材料，高K值和低K值介质薄膜材料，大规模集成电路用Cu布线材料，巨磁电阻、厐磁电阻等磁致电阻薄膜材料，大禁带宽度的“硬电子学”半导体薄膜材料，发蓝光的光电半导体材料，高透明性低电阻率的透明导电材料，以金刚石薄膜为代表的各类超硬薄膜材料等。这些新型薄膜材料的出现，为探索材料在纳米尺度内的新现象、新规律，开发材料的新特性、新功能，提高超大规
模集成电路的集成度，提高信息存储记录密度，扩大半导体材料的应用范围，提高电子元器件的可靠性，提高材料的耐磨抗蚀性等，提供了物质基础。以至于将薄膜材料及薄膜技术看成21世纪科学与技术领域的重要发展方向之一。 一、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。 二、薄膜材料的分类 目前，对薄膜材料的研究正在向多种类、高性能、新工艺等方面发展，其基础研究也在向分子层次、原子层次、纳米尺度、介观结构等方向深入，新型薄膜材料的应用范围正在不断扩大。当前薄膜科学与技术得到迅猛发展的主要原因是，新型薄膜材料的研究工作，始终同现代高新技术相联系，并得到广泛的应用，常用的有：超导薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、钝化与保护薄膜、压电薄膜、铁电薄膜、光电薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。近10年来，新型薄膜材料在以下几个方面的发展更为突出： （1）金刚石薄膜 金刚石薄膜的禁带宽，电阻率和热导率大，载流子迁移率高，介电常数小，击穿电压高，是一种性能优异的电子薄膜功能材料，应用前景十分广阔。 金刚石薄膜有很多优异的性质：硬度高、耐磨性好、摩擦系数高、化学稳定性好、热导率高、热膨胀系数小，是优良的绝缘体。金刚石薄膜属于立方晶系，面心立方晶胞，每个晶胞含有8个C原子，每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键，牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因。
真空技术与薄膜制备
沈阳航空航天大学 真空技术与薄膜制备 94140201班 2009041402013 丁梓峰
超疏水膜及自组装薄膜的制备与表征的 研究现状 超疏水膜的基础理论研究始20世纪50年代，盛于90年代，一般将与水接触角大于120°的膜称为超疏水膜，也有将大于150°的膜称为超疏水膜之说。有机物表面润湿性能是由固体表面原子及其堆积态所决定，与其内部组成及分子排布无关。 随着超疏水膜理论日臻成熟，研究证实超疏水膜主要由材料表面的化学结构、聚集态、表面形貌、微构造协同作用所决定。Girifalco等在其研究中证实，自然界中理想表面与水最大接触角必须由具有最低表面能的材料产生。他通过在极性固体表面上沉积上一层由全氟十二烷酸组成的单分子膜，获得了具有最低表面能的表面，其表面完全由—CF3铺满，表面能很小，理论计算出该表面与水接触角为120°。 因而人们在研究超疏水表面时，首先进行了低表面能材料的合成研究，硅氧烷及含氟材料受到了研究人员的青睐。硅氧烷及含氟材料是自然界所有物质中已知表面能最低的两种材料，是获得超疏水膜的首选材料之一。由于含氟材料的表面能比硅氧烷的低，具备其他材料所没有的独特性能。Hozumoi利用化学气相沉积(CVD) 方法，通过控制气体压力和底材的温度以使含氟材料等的表面粗糙度控制在9. 4～60. 8 nm，在表面上接氟硅材料，生成了透明的超疏水膜。进一步研究发现，膜表面具有相同的化学成分和聚集方式，当其表面物理形貌微构造发生变化时，其疏水性能有较大的差异，显然即使粗糙度相似的表面，其表面形貌微构造会有较大的差异，会对膜的疏水性产生的影响也会有较大的差异，为此，科学家们对超疏水膜的形貌微构造进行了较详尽的研究，并试图控制形貌微构造，获得综合性能优异的超疏水膜。 膜的制备技术主要有LB法、自组装薄膜法(SAMs)、溶胶一凝胶法等。十九 世纪八十年代左右Pockels最早提出在水面上铺展活性剂单分子层的技术。二十世纪初Langmuir与Blodgett共同发明了LB薄膜制备法。 研究者在自组装薄膜技术的研究逐渐深入，将薄膜技术重点从原先LB膜技术
光学薄膜的制备技术
光学薄膜的制备技术 材料学院无机0701 15 周劲竹 摘要：光学薄膜泛指在光学器件或光电子元器件表面用物理化学等方法沉积的、利用光的干涉现象以改变其光学特性来产生增透、反射、分光、分色、带通或截止等光学现象的各类膜系。它可分为增透膜、高反膜、滤光膜、分光膜、偏振与消偏振膜等。光学薄膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。 关键词：特点基本原理制备应用及市场前景 正文：光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。 光学薄膜的基本原理: 1.利用光线的干涉效应，当光线入射於不同折射系数物质所镀成的薄膜， 产生某种特殊光学特性。 分类：光学薄膜就其所镀材料之不同，大体可分为金属膜和非金属膜。 a.金属膜：主要是作为反射镜和半反射镜用。在各种平面或曲面反射 镜，或各式稜镜等，都可依所需镀上Al、Ag、Au、Cu等各种不同的材料。 不同的材料在光谱上有不同的特性。AI的反射率在紫外光、可见光、近红 外光有良好的反射率，是镀反射镜最常使用的材料之一。Ag膜在可见光和 近红外光部份的反射率比AI膜更高，但因其易氧化而失去光泽，只能短暂 的维持高反射率，所以只能用在内层反射用，或另加保护膜。 b.非金属膜:用途非常广泛，例如抗反射镜片．单一波长滤光片、长或 短波长通过滤光片、热光镜、冷光镜、各种雷射镜片等，都是利用多种不同 的非金属材料，蒸镀在研磨好之镜杯上，层数由单层到数十、百层不等，视 需要的不同，而有不同的设计和方法。目前这些薄膜中被应用得最广泛，最 商业化，也是一般人接触到最多的，就是抗反射膜。例如眼镜、照相机镜头、 显微镜等等都是在镜片上镀抗反射膜。因为若是不加以抗反射无法得到清晰 明亮的影像了，因此如何增加其透射光线就是一个非常重要的课题。 2.利用光波干涉原理，在镜片的表面镀上一层薄膜，厚度为1/4 波长的光 学厚度，使光线不再只被玻璃—空气界面反射，而是空气—薄膜、薄膜—玻 璃二个界面反射，因此产生干涉现象，可使反射光减少。若镀二层的抗反射 膜，使反射率更低，但是镀一层或二层都有缺点：低反射率的波带不移宽， 不能在可见光范围都达到低反射率。1961年Cox、Hass和Thelen三位首先 发表以1/4一1/2一1/4波长光学厚度作三层抗反射膜可以得到宽波带低反 射率的抗反射膜。多层抗反射膜除了宽波带的，也可做到窄波带的。也就是 针对其一波长如氨氟雷射632.8nm波长，要求极高的透射，可使63Z.8nm 这一波长透射率高达99.8%以上，用之於雷射仪器。但若需要对某一波长的 光线有看极高的反射率需要用高低不同折射系数的材料反覆蒸镀数十层才 可达到此效果。 制备光学薄膜通常采用物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition,PVD):有传统的真空蒸镀法(Vacuum Evaporation,VE),包括电阻蒸镀、电子束蒸镀;也有新出现的荷能离子镀方法,包括离子辅助沉积(Ion Assisted Deposition,IAD)、低压反应离
固体薄膜材料与制备技术
一薄膜的特征 薄膜是一种二维材料，它在厚度方向上的尺寸很小，往往为纳米至微米级。从宏观上讲，薄膜是位于两个平面之间的一层物质，其厚度与另外两维的尺寸相比要小得多。从微观上讲，薄膜是由原子或原子团凝聚而成的二维材料。 一旦材料的厚度变得很小是就形成了二维薄膜，有些物理量会在表面中断，表面的能态和内部的能态迥然不同导致表面上的粒子所受到的力不同于体内的粒子，产生明显的非对称性，因而呈现一系列不同于块状材料的电学、磁学、光学、热学特性和化学特性等。 1表面散射效应影响电导率、电阻温度系数、霍尔系数、热电系数等。 2熔点降低。 薄膜的结构 可分为三种：组织结构、晶体结构和表面结构。 组织结构是指它的结晶形态，包括非晶、多晶和单晶结构。非晶结构，无定形态，基片温度较低时形成。多晶薄膜是有若干大小不等的岛状晶粒所组成的，多晶薄膜的晶粒可以按一定的取向排列起来形成不同的结构。薄膜中晶粒的择优取向发生在薄膜生长的各个阶段：初始成核阶段、小岛聚结阶段和最后阶段。若吸附原子在基片表示有较高的扩散速率，晶粒的择优取向发生在薄膜形成的初期阶段。如果媳妇原子的表面扩散速率较小，初始膜层则不会产生择优取向。在适当的单晶基片、温度、沉积速率等条件下，薄膜可以沿着单晶基片的结晶轴呈单晶生长，称为外延。实现外延生长必须满足三个条件：1吸附原子有较高的表面扩散速率；2基片与薄膜材料相容，即结构相似；3整体表面必须清洁、光滑和化学稳定性好。表面结构：在薄膜形成的过程中，入射到基片表面上的气相原子沉积到基片表面上之后，会在表面上作横向扩散，占据表面上的一些空位，导致薄膜表面积缩小，表面能逐步降低。另外，先期到达表面的原子在表面的吸附、堆积，会影响后到达的原子在基片上的扩散，容易形成“阴影”。吸附原子在表面上的横向扩散运动的能量大小与基片的温度密切相关。因为各向异性和表面粗糙度将增加表面能，结果薄膜在制备生长的过程中倾向于使表面光滑。基片温度较高，吸附原子的表面迁移速率增加，凝结优先发生在表面凹处，或沿某些晶面优先生长。基片温度较低时，因原子迁移速率很小，表面比较粗糙，且面积较大，容易形成多孔结构。 薄膜的缺陷 生长过程中会产生空位、位错，吸附杂质还会产生点缺陷、线缺陷、台阶、晶界等。内部点缺陷和表面点缺陷。薄膜中的点缺陷比体材料大得多。在生长乃至退火过程中还可能发生运动。线缺陷：位错往往贯穿值薄膜的表面，位错穿过表面的部分上产生运动所需的能量很高，从而处于钉扎状态。薄膜的位错较体材料的位错更难于运动，在力学和热力学上较为稳定。面缺陷：在较高温度下，大晶粒逐步侵蚀小晶粒，具体表现为晶界的运动。 附着、扩散和内应力使薄膜的固有特征。 二真空技术基础 在真空状态下，气体分子数密度降低，分子之间的碰撞频率减少，平均自由程加大，气体分子与器壁之间的碰撞频率也减少，气体在器壁表面上的吸附率降低，气体中的活性成分减少，因而真空状态是一个相对干净的环境。 低真空105~102pa 中真空102~10-1pa 高真空10-1~10-5pa 超高真空＜10-5pa 一般来说，蒸发沉积法要求压强小于10-3pa的高真空，溅射沉积法要求10~10-2pa的中、高真空，化学气相沉积法要求100~10-3pa的中高真空。 在低真空状态，为了获得压力差；在中真空状态，形成等离子体，气体的动力学性质明显，对流现象消失，剩余气体的化学作用大大减弱，沉积薄膜大都在此区域；高真空状态，真空
薄膜技术与薄膜材料复习重点汇编
薄膜技术与薄膜材料 一.考试题型 名词解释（10*2=20）判断题（10*1=10）多项选择题（8*2=16）简答题( 5*8=40) 论述题（1*14=14） 二.重点 1.薄膜的定义 2.气体平均自由程 3.真空泵的种类 4.真空的测量、真空度有哪些 5.检漏技术有哪些 6.CVD----定义、制备过程、条件、输入现象 7.CVD反应动力学、热力学 8.溶胶凝胶的基本概念、原理、水解与缩聚反应 9.CVD的种类 10.PVD---定义、原理 11.真空蒸发的原理，镀膜过程 12.热蒸发、饱和蒸汽压的定义 13.阴影效应 14.影响薄膜厚度均匀性的因素 15.什么叫外延 16.溅射法、能量传递过程、气体放电现象、辉光效应17.等离子体的定义 18.影响产额（溅射）的因素 19.磁控溅射的原理、过程、优缺点 20.各类溅射法适用于制备何种材料 21.什么叫靶材中毒 22.薄膜的生长过程 23.薄膜的生长过程的影响因素 24.薄膜生长的三种形式 25.薄膜中的热应力、生长应力分别是什么 26.薄膜厚度的测量 27.薄膜结构的表征方法，各类仪器的用途 28.改善附着力的途径
简答题（作业） 1.请简述化学气相沉积的原理和主要过程。 化学气相沉积是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。 原理：在反应过程中，以气体形式提供构成薄膜的原料，反应尾气由抽气系统排出。通过热能（辐射、传导、感应加热等）除加热基板到适当温度之外，还对气体分子进行激发、分解，促进其反应。分解生成物或反应产物沉积在基板表面形成薄膜。 CVD法制备薄膜的过程——简化的四大过程 ①反应气体被基体表面吸附； ②反应气体向基体表面扩散； ③在基体表面发生反应； ④气体副产品通过基体表面由内向外扩散而脱离表面。 2.在利用蒸发法制备薄膜时，影响薄膜厚度均匀性的因素有哪些，如何改善薄膜厚度均匀性？ 影响薄膜厚度均匀性的因素：薄膜沉积的方向性和阴影效应 改善薄膜厚度均匀性的方法： 1）加大蒸发源到衬底表面的距离，但此法会降低沉积速率及增加蒸发材料损耗； 2）转动衬底； 3）如果同时需要沉积多个样品、且每个样品的尺寸相对较