薄膜
薄膜的基本性质
电介质膜
• 电介质多数是化合物，由它们制备的薄膜是作为
绝缘体使用的，但其中包含的缺陷比金属膜要多 得多，且组成成分得差异也很大，因此，在多数 场合下，绝缘性和介电特性都比整块材料要差。 为了除去这些缺陷，在薄膜制成之后，需要进行 热处理。 从制法上来说，溅射方法容易得到电介质膜。将 电介质直接进行溅射时，可得到100～200nm/s的 电介质直接进行溅射时，可得到100～200nm/s的 沉积速率。也可以利用其它的反应性溅射来制造 电介质膜。
电子必须以某种方法通过微晶体之间的空间，因此，在膜 电子必须以某种方法通过微晶体之间的空间，因此， 层较薄时，电阻率是非常大的。当膜厚增加达到数百埃， 层较薄时，电阻率是非常大的。当膜厚增加达到数百埃， 电阻率就会急剧地减小；但是， 电阻率就会急剧地减小；但是，因晶粒界面的接触电阻起 很大的作用，所以和整块材料时相比， 很大的作用，所以和整块材料时相比，电阻率还是要大的 晶粒界面上会吸附气体，发生氧化， 多。晶粒界面上会吸附气体，发生氧化，当这些地方为半 导体时，甚至会出现随温度的升高电阻减小的情况。 导体时，甚至会出现随温度的升高电阻减小的情况。 单晶膜是在高温下生成的，没有晶粒界面的问题， 单晶膜是在高温下生成的，没有晶粒界面的问题，所以一 般说来电阻率小些。如果蒸镀和溅射比较， 般说来电阻率小些。如果蒸镀和溅射比较，溅射的膜由于 核的密度较高，电阻率也较小些。 核的密度较高，电阻率也较小些。
• （3）空位的消除 • 在薄膜中经常含有许多晶格缺陷，其中空位和孔隙等缺陷经 在薄膜中经常含有许多晶格缺陷，
过热退火处理，原子在表面扩散时消灭这些缺陷可使体积发 过热退火处理， 生收缩，从而形成拉应力性质的内应力。 生收缩，从而形成拉应力性质的内应力。
• （4）界面失配 • 当薄膜材料的晶格结构与基体材料的晶格结构不同时，薄膜 当薄膜材料的晶格结构与基体材料的晶格结构不同时，
第5章+薄膜的生长过程和薄膜结构
特点：每一层原子都自发地平铺于衬底或 者薄膜的表面，降低系统的总能量。
典型例子：沉积ZnSe薄膜时， 一种原子会自发地键合到另 一种原子所形成的表面上。
12
3. 层状-岛状(Stranski-Krastanov)生长模式
在层状—岛状生长模式中，在最开始的一两个原子层厚 度的层状生长之后，生长模式转化为岛状模式。 根本原因：薄膜生长过程中各种能量的相互消长。
3
第一节 薄膜生长过程概述
薄膜的生长过程直接影响到薄膜的结构以 及它最终的性能。 薄膜的生长过程大致划分为两个阶段：新 相形核阶段、薄膜生长阶段。
4
一.薄膜的生长过程
1. 在薄膜形成的最初阶段，一些气态的原子 或分子开始凝聚到衬底表面上，从而开始 了形核阶段。
2. 在衬底表面上形成一些均匀、细小而且可 以运动的原子团，这些原子团称为“岛”。
讨论：
27a12GV 2
（1）在热涨落作用下，半径r< r 的核心由于
降低的趋势而倾向于消失。
（2）r＞ r 的核心则可伴随着自由能不断下降
而长大。
36
（3） G* 可写为：
G*
16vf 3 3GV 2
(2 3cos 4
cos2
)
其中，
第一项
16
3 vf
是自发形核过程的临界自由能变化，
一.形核过程的分类：
在薄膜沉积过程 的最初阶段，都需 要有新核心形成。
新相的形核过程 自发形核
非自发形核
17
自发形核：指的是整个形核过程完全是在相变
自由能的推动下进行的。 发生条件：一般只是发生在一些精心控制的环 境中。
非自发形核过程：指的是除了有相变自由能作
各种塑料薄膜特性比较
各种塑料薄膜特性比较塑料薄膜是一种广泛应用于包装、农业、建筑、医疗和电子等领域的薄片状材料。
在不同的应用领域，塑料薄膜需要具备不同的特性。
本文将比较几种常见的塑料薄膜的特性，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚酯（PET）和聚四氟乙烯（PTFE）。
1.聚乙烯（PE）薄膜：聚乙烯薄膜是一种具有良好耐热性、耐候性和耐腐蚀性的材料。
它具有较高的抗拉强度和抗冲击性，同时也具有较好的透明度和柔韧性。
聚乙烯薄膜适用于各种包装应用，尤其是食品包装。
2.聚丙烯（PP）薄膜：聚丙烯薄膜是一种透明度较高、具有较好的耐热性和耐腐蚀性的材料。
它具有较高的刚度和强度，同时也具有一定的柔韧性。
聚丙烯薄膜适用于各种包装应用，尤其是药品和化妆品包装。
3.聚氯乙烯（PVC）薄膜：聚氯乙烯薄膜是一种具有良好耐候性和抗腐蚀性的材料。
它具有较高的耐热性和耐撕裂性，同时也具有较好的柔韧性和可塑性。
聚氯乙烯薄膜适用于各种包装应用，尤其是药品和电子产品包装。
4.聚酯（PET）薄膜：聚酯薄膜是一种具有较好机械性能、耐候性和透明度的材料。
它具有较高的耐热性和耐腐蚀性，同时也具有较好的柔韧性和刚度。
聚酯薄膜适用于各种包装应用，尤其是食品包装和药品包装。
5.聚四氟乙烯（PTFE）薄膜：聚四氟乙烯薄膜是一种具有极低摩擦系数和优异耐高温性能的材料。
它具有较高的耐腐蚀性和阻隔性，同时也具有良好的绝缘性和柔韧性。
聚四氟乙烯薄膜适用于高温、高压和腐蚀性环境下的包装应用，尤其是在化工、电子和航空航天领域。
综上所述，不同种类的塑料薄膜具有不同的特性，适用于不同的包装应用。
选择合适的塑料薄膜取决于具体的使用需求，如耐热性、耐候性、耐腐蚀性、透明度、柔韧性、刚度等。
在选择塑料薄膜时，还需要考虑生产成本、环境友好性和可回收性等因素。
薄膜物理与技术
将气体在电场的作用下离化，形成离子束或等离子体，然后轰击材 料表面，使其原子或分子沉积在基底表面形成薄膜。
化学气相沉积（CVD）
常压化学气相沉积（APCVD）
在常压下，将反应气体在气相中发生化学反应，生成固态物质并沉积在基底表面形成薄膜 。
低压化学气相沉积（LPCVD）
在较低的压力下，将反应气体在气相中发生化学反应，生成固态物质并沉积在基底表面形 成薄膜。
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
利用等离子体激活反应气体，使其发生化学反应，生成固态物质并沉积在基底表面形成薄 膜。
液相外延（LPE）
溶胶-凝胶法
将金属盐溶液通过脱水、聚合 等过程转化为凝胶，然后在一
定条件下转化为薄膜。
化学镀
利用化学反应在基底表面沉积 金属或合金薄膜。
电镀
利用电解原理在基底表面沉积 金属或合金薄膜。
薄膜的特性与性能参数
特性
薄膜具有一些独特的物理和化学特性， 如高表面面积、高纯度、高密度等， 这些特性使得薄膜在电子、光学、磁 学等领域具有广泛的应用前景。
性能参数
评估薄膜性能的参数包括表面粗糙度、 透光性、导电性、硬度等，这些参数 决定了薄膜在不同领域的应用效果。
薄膜的形成与生长机制
形成
薄膜的形成通常是通过物理或化学方法将物质蒸发或溅射到基材表面，然后凝 结或反应形成薄膜。
涉及其他非主要性能的表征，如化学稳定性、热稳定性等。
详细描述
除了光学、力学和电学性能表征外，还有其他一些非主要性能的表征方法，如化学稳定 性表征和热稳定性表征等。这些性能参数对于评估薄膜在不同环境条件下的稳定性和耐 久性具有重要意义，尤其在化学反应容器制造和高温环境应用等领域中具有重要价值。
薄膜材料的定义
薄膜材料的定义薄膜材料是一种具有特殊结构和性质的材料，广泛应用于各个领域。
它的定义可以从多个角度来解释，包括材料的厚度、结构和功能等方面。
从厚度角度来看，薄膜材料是指在纳米尺度下的材料，其厚度通常在几纳米到几微米之间。
相比之下，传统的材料通常具有更大的尺寸。
由于薄膜材料的特殊厚度，它们具有许多独特的性质和应用。
从结构角度来看，薄膜材料通常由一层或多层原子、分子或离子组成。
这些层状结构使得薄膜材料具有特殊的物理、化学和光学性质。
例如，由于薄膜材料的结构紧密，它们通常具有较高的表面积和较低的体积，从而表现出更高的反应活性和更好的传输性能。
从功能角度来看，薄膜材料具有广泛的应用。
它们可以用作表面涂层，以增强材料的硬度、耐腐蚀性和耐磨性。
薄膜材料还可以用于光学器件，例如太阳能电池板和液晶显示屏，以改善光的传输和控制。
此外，薄膜材料还可以应用于电子器件、传感器、生物医学和环境保护等领域。
薄膜材料的制备方法多种多样，可以通过物理蒸发、化学气相沉积、溶液法和电化学方法等来实现。
每种制备方法都有其优点和局限性，需根据具体应用需求来选择合适的方法。
薄膜材料的研究和应用正在不断发展。
随着纳米技术的发展，人们对薄膜材料的理解和掌握将更加深入。
通过对薄膜材料的研究，可以进一步改善材料的性能，拓宽其应用领域。
预计薄膜材料将在未来的科技发展中发挥重要作用。
薄膜材料是一种具有特殊结构和性质的材料，其定义可以从厚度、结构和功能等方面来解释。
薄膜材料具有广泛的应用前景，并且其研究和应用正在不断发展。
通过对薄膜材料的深入研究，可以进一步拓展其应用领域，推动科技的发展。
薄膜材料介绍
13种薄膜材料介绍薄膜具有良好的韧性、防潮性和热封性能，应用非常广泛；PVDC薄膜适合包装食品，并能长时间保鲜；而水溶性PVA薄膜不必XX直接投入水中即可使用；PC薄膜无味、无毒，有类似玻璃纸的透明度和光泽，可在高温高压下蒸煮杀菌。
本文将主要介绍几种塑料薄膜的性能及其使用。
从商品生产到销售，再到使用，包装件要经过储存、装卸、运输、货架陈列以及在消费者手中存放，这个过程中即可能遇到严寒、酷暑、干燥、潮湿等恶劣的自然气候条件，也要遭受振动、冲击和挤压等各种机械破坏，甚至还有微生物和虫类的侵害。
要保证商品的质量，主要依靠包装材料来保护，所以包装材料非常重要。
塑料薄膜是最主要的软包装材料之一，塑料薄膜的种类繁多，特性各异，根据薄膜的不同特性，其用处也不同，下面介绍几种常见的塑料薄膜：聚乙烯薄膜PE薄膜使用大量最大的塑料包装薄膜，约占塑料薄膜总耗用量的40%以上。
PE薄膜虽然在外观、强度等方面并不十分理想，但它具有良好的韧性、防潮性和热封性能，且加工成型方便，价格便宜，所以应用非常广泛。
1、低密度聚乙烯薄膜。
LDPE薄膜主要采用挤出吹塑法和T模法生产的LDPE薄膜是一种柔韧而透明的薄膜，无毒、无嗅，厚度一般在0.02～0.1㎜之间。
具有良好的耐水性、防潮性、耐旱性和化学稳定性。
大量用于食品、药品、日用品及金属制品的一般防潮包装和冷冻食品的包装。
但对于吸湿性大，防潮性要求较高的物品，则需要采用防潮性更好的薄膜和复合薄膜包装。
LDPE薄膜的透气率大、无保香性且耐油性差，不能用于易氧化食品、风味食品和含油食品的包装。
但透气性好使它能用于水果、蔬菜等新鲜物品的保鲜包装。
LDPE薄膜的热粘合性和低温热封性好，因此常用作复合薄膜的粘合层和热封层等，但由于其耐热性差，故不能用作蒸煮袋的热封层。
2、高密度聚乙烯薄膜。
HDPE薄膜是一种韧性的半透明薄膜，其外观为乳白色，表面光泽度较差。
HDPE薄膜的抗X强度、防潮性、耐热性、耐油性和化学稳定性均优于LDPE薄膜，也可以热封合，但透明性不如LDPE。
薄膜生产工艺
薄膜生产工艺薄膜生产工艺是指生产薄膜产品的过程和方法。
薄膜是一种在厚度上远小于其宽度和长度的材料，具有轻、薄、柔性等特点，广泛用于包装、建筑、电子等领域。
以下是薄膜生产的一般工艺流程：第一步，原料准备。
薄膜的主要原料有聚乙烯、聚丙烯、聚酯等，需要根据产品特性选择合适的原料，并对原料进行处理，如加热、干燥等。
第二步，挤出成型。
挤出成型是薄膜生产中最常用的工艺，即将经过处理的原料放入挤出机，通过加热和压力，将原料融化，然后挤出成型，形成连续的薄膜。
第三步，拉伸冷却。
薄膜挤出成型后，需要进行拉伸来改善薄膜的性能，如拉伸后的薄膜更均匀，拉伸后的薄膜的机械性能更好等。
拉伸通常采用双辊或多组辊子进行，同时进行冷却以固化薄膜的形状。
第四步，切割。
拉伸冷却后的薄膜需要进行切割，根据不同产品的要求，可以采用不同的切割方式，如切割机、切割模具等，将连续的薄膜切割成所需的长度和宽度。
第五步，印刷。
有些薄膜产品需要进行印刷，以增加产品的附加值和美观度。
印刷可以采用凹版印刷、平版印刷、丝网印刷等方式，在薄膜表面印上所需的图案或文字。
第六步，检验。
生产出的薄膜产品需要进行质量检验，以确保产品达到相关标准和要求。
常见的检测项目包括薄膜的厚度、拉伸性能、透明度、表面平整度等。
第七步，包装。
薄膜产品生产完成后，需要进行包装，以便储存和运输。
常见的包装方式有卷装、片材装、袋装等。
通常将薄膜卷绕成卷筒形状，然后用塑料薄膜或纸箱进行包装。
总之，薄膜生产工艺是一个复杂的过程，需要综合考虑原料选择、挤出成型、拉伸冷却、切割、印刷、检验、包装等环节。
通过合理的工艺流程和技术手段，可以生产出高品质、符合需求的薄膜产品。
塑料薄膜是什么材料
塑料薄膜是什么材料塑料薄膜是一种由聚合物制成的薄膜材料，通常用于包装、保护和覆盖等用途。
它具有轻便、柔韧、耐磨、防水、防潮、绝缘等特点，因此在各个领域都有着广泛的应用。
首先，塑料薄膜的材料主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚酯（PET）等。
其中，聚乙烯是最常见的塑料薄膜材料，具有良好的抗拉伸性和耐磨性，适用于食品包装、农业覆盖、建筑防水等领域。
聚丙烯薄膜具有较好的耐高温性能，常用于微波食品包装、医疗用品包装等。
聚氯乙烯薄膜具有良好的透明度和耐候性，适用于窗户隔离膜、广告标识等。
聚酯薄膜具有良好的机械性能和化学稳定性，适用于电子产品保护膜、太阳能反射膜等。
其次，塑料薄膜的制备工艺主要包括挤出、吹膜、涂布等。
挤出法是将塑料颗粒加热熔融后通过挤出机挤出成型，适用于生产PE、PP等薄膜。
吹膜法是将熔化的塑料挤出成管状，然后通过风压或真空将其吹膨成薄膜，适用于生产PE、PVC等薄膜。
涂布法是将塑料熔融后涂布在基材表面并经过冷却固化，适用于生产PET等薄膜。
此外，塑料薄膜的应用领域非常广泛。
在农业领域，塑料薄膜被广泛应用于地膜覆盖、温室大棚覆盖、果蔬包装等，起到保温、保湿、抗虫、抗病等作用。
在工业领域，塑料薄膜被用于包装材料、建筑防水材料、电子产品保护材料等。
在日常生活中，塑料薄膜被用于食品包装、购物袋、保鲜膜、胶带等。
总的来说，塑料薄膜是一种非常常见且实用的包装材料，具有轻便、柔韧、耐磨、防水、防潮、绝缘等特点，广泛应用于农业、工业、日常生活等各个领域。
随着科技的进步和环保意识的增强，人们对塑料薄膜的环保性能和可降解性能提出了更高的要求，未来塑料薄膜将朝着更环保、更可持续的方向发展。
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光学薄膜在光通信中的应用
增益平坦器 掺饵光纤放大器(EDFA)在波长1550 nm附近30 40 nm的波长区间上的增益是不平坦的. 为了使增益频带拓宽和平坦 ，可以使用增益平滑 滤光片(GFF)，即是用光学薄膜来衰减EDFA增益 较高的那些波长。 其一般采用Fabry-Perot型膜系，在平板的两面镀 上反射率一样的高反射膜，或在两平板上镀上同 反射率的高反射膜，中间为介质. LOGO
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薄膜波分复用器（WDM）
干涉在光学薄膜中的应用还有很多．薄膜光学是 物理学中比较年轻的分支，拥有很好的发展前景 与广泛的应用范围，并将在光通信、激光等领域 发挥重要作用． 光学是一门应用很广的学科，我们现在学得只是 基础与理论，还有很多实际应用等待我们去了解
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薄膜干涉原理
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经典光学薄膜分类 减反射膜 高反射膜 能量分光膜
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经典光学薄膜分类
光谱分光膜 带通滤光片
宽带通滤波器
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光学薄膜在光通信中的应用 介质薄膜干涉型滤光片 质薄膜干涉型滤光片可能是波分复用系统中应用最 广的光学薄膜器件，这项技术已十分成熟，它可 以提供良好的温度稳定性、通道隔离度和很宽的 带宽. 介质薄膜干涉型滤光器广泛应用于全光系统 中的重要器件有:波分复用/解复用器，光交叉连接 器(OXC)，光分插复连接器(OADM)等．
干涉在光学薄膜中的应用
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Contents
光学薄膜简介
薄膜干涉原理
经典光学薄膜分类
光学薄膜在光通信中的应用
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光学薄膜 (optical coating)简介
由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的 一类光学介质材料。 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。
薄膜波分复用器（WDM） 薄膜波分复用器是基于介质薄膜(DTF)构成的 薄膜WDM器的基本结构是基于法布里一泊罗(F一 P)标准具，F一P标准具由腔和反射镜构成，通带 的中心波长由腔长确定。
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薄膜波分复用器（WDM）
对一个确定的薄膜滤波器只能对一个波长进行滤 波，因此要实现WDM应用，需要多个这样的滤波 器级联
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薄膜波分复用器（WDM）
薄膜波分复用器的显著优势是结构简单，价格相 对较低。但是对较多通道复用的情况，需要大量 滤波器的级联，一方面会增加成本，另一方面会 引起较大插入损耗。因此这样的波分复用器主要 应用于通道数不多的小型网络里。
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