第六章 薄膜材料及其应用
薄膜材料的制备及其在电子器件中的应用
薄膜材料的制备及其在电子器件中的应用薄膜材料是指厚度在纳米到微米级别的薄层材料，广泛应用于许多领域，如电子学、光学、能源、生物医学和环境科学等。
在电子器件中，薄膜材料不仅可以作为基底和电子控制层，还可以用作零件和传感器等。
制备薄膜材料的方法有多种，根据用途和适用性选择相应的方法。
其中最常用的方法是物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。
PVD是一种利用物理过程沉积薄膜材料的方法。
其核心原理是利用高能粒子在材料表面撞击并产生原子、分子等粒子，使其沉积在表面形成薄膜层。
CVD是通过化学反应沉积薄膜材料的方法。
其核心原理是将气态前体分子通过气相原地为基底表面提供反应物，反应生成固态产物薄膜，常用于制备SiO2、Si3N4等材料。
通过不同的制备方法，可以制备出多种类型的薄膜材料，如金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜、半导体薄膜等。
这些材料的物理和化学性质各不相同，可根据不同的应用需求设计制备。
在电子器件中，薄膜材料应用广泛。
首先，它可以作为基底提供数学同等面积，从而优化器件的空间利用率。
此外，它还可以作为传感器、电解液及电池的隔膜等功能材料。
下面，介绍薄膜材料在电子器件中的具体应用。
1. 金属薄膜金属薄膜是把强度较弱、高导电率和热导率良好的金属沉积于基底上，常用于制备微电子器件和焊接材料。
由于其具有显著的导电性，可作为电子元件的电极和金属部件的材料。
例如，金属薄膜可以用于制备微电子机械系统中的电极和振荡器。
此外，金属薄膜还可作为电感和电容的制备材料。
2. 氧化物薄膜氧化物薄膜是指以氧化物为基础材料的薄膜。
氧化物薄膜通常用于制备电介质，它具有优异的化学和物理性质，可作为电容器和存储器中的绝缘层。
例如，氧化铝薄膜常用于晶体管的栅氧层和电容器的介质层。
此外，氧化物薄膜还可用于光学过滤器和反射镜等。
3. 氮化物薄膜氮化物薄膜是指以氮化物材料为基础的薄膜。
氮化物薄膜具有优秀的力学、电学和光学性能，并具有广泛的应用前景。
薄膜材料的制备及其应用
薄膜材料的制备及其应用一、薄膜材料的基本概念和制备方法薄膜是指宽度很小，但厚度相对较薄的材料。
薄膜材料由于具有在空间限制下的卓越性质，被广泛应用于化学、生物、光电等领域。
常见的薄膜材料有聚合物、金属、陶瓷、玻璃等。
1.基于聚合物的薄膜制备方法聚合物薄膜制备方法包括溶液浇铸、界面聚合、自组装、化学气相沉积等多种技术。
其中，溶液浇铸法是最为普遍的一种方法，即将聚合物分散于溶剂中，通过蒸发-干燥过程制备膜材料。
2.基于金属的薄膜制备方法金属薄膜制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、物理溅射和热蒸发等技术。
其中，物理气相沉积法是最常用的一种方法，依靠金属的高温蒸发和沉积，形成薄膜材料。
3.基于陶瓷的薄膜制备方法陶瓷薄膜材料的制备采用包括溶胶-凝胶法、物理气相沉积、离子束沉积和磁控溅射等多种技术。
其中，溶胶-凝胶法是一种低温制备技术，制备出的膜材料具有良好的化学稳定性和高纯度。
二、薄膜材料的应用1.生物医学领域在生物医学领域，薄膜被广泛应用于药物递送、人工器官、组织工程等方面。
聚合物薄膜材料具有良好的生物相容性和生物可降解性，广泛用于药物递送系统和组织工程中。
金属薄膜由于其良好的导电性能，可用于人体电刺激和成像等领域。
2.能源领域薄膜在太阳能电池、燃料电池、半导体器件等领域也有着重要的应用。
例如，聚合物薄膜用于太阳能电池、金属薄膜用于燃料电池、氧化物薄膜用于半导体领域。
3.环境领域薄膜在环境领域的应用主要包括水处理、气体净化、油污处理等方面。
例如，纳米复合薄膜用于水处理，可有效过滤掉微小颗粒和化学污染物；纳米多孔结构薄膜用于气体净化，可去除有害氧化物和有机物质；陶瓷薄膜用于油污处理，可高效分离和去除油污。
三、薄膜材料的发展趋势1.可持续、环保的材料未来薄膜材料的制备趋势是转向可持续、环保的材料。
例如，生物可降解聚合物薄膜可以在使用后被自然分解，减少环境影响。
2.多功能化材料未来的薄膜材料也将具备多种功能，例如，与生物组织相容、导电、光学响应等。
薄膜材料的制备及其应用
薄膜材料的制备及其应用薄膜材料是一种非常重要的材料，在形态和用途上都非常广泛。
与传统的块材料不同，薄膜材料可以制备成各种形状和大小，非常适合各种特殊需求的场合。
薄膜材料的制备技术也变得越来越成熟和多样化，能够满足不同领域的需求。
本文将从薄膜材料的制备和应用两个方面阐述其重要性。
一、薄膜材料的制备方法薄膜制备的方法有很多，可以根据需要选择不同的方法。
其中一些主要的方法有：1. 溅射法。
该方法是一种常见的薄膜制备方法，依靠高温下的原子或离子的加速碰撞使得物质凝聚在样品表面上，形成一层薄膜。
2. 化学气相沉积法。
该方法利用气相反应，使物质沉积在样品表面上，也是一种经常使用的薄膜制备方法。
3. 溶液法。
该方法利用一定的溶剂将物质溶解，然后通过各种方式沉积在样品表面上，也是一种略微便宜的方法。
薄膜材料的制备方法可以根据具体情况进行选择。
例如，需要制备高质量的薄膜材料，则溅射法和化学气相沉积法更适用，对薄膜材料的结晶质量有更高的要求。
需要大规模制备时，则可以使用溶液法，因为溶液法的成本相对较低。
二、薄膜材料的应用薄膜材料在很多领域都有广泛的应用，其中一些主要的领域有：1. 太阳能电池。
薄膜太阳能电池相对于其他太阳能电池的优势在于其更低的制造成本和更低的重量。
这就是为什么薄膜太阳能电池在过去几年里变得越来越流行的原因。
2. 光电显示器。
我们的笔记本电脑和手机等电子产品中使用的另一个薄膜材料是透明电极。
这种材料可以被施加电压来产生电子，从而控制光的透过。
3. 薄膜防护层。
薄膜材料不仅可以用来制造电子产品，还可以用来保护它们。
例如，我们可以使用一层防护膜来保护手机或平板电脑的屏幕免受划伤或破碎。
4. 超级电容器。
超级电容器是利用电容器原理储存电能的装置，其制作的核心就是薄膜电极。
使用薄膜电极具有较大的表面积，从而增加了超级电容器储存电能的能力。
总的来说，薄膜材料在现代科技领域的应用非常广泛，其制备方法也越来越成熟。
薄膜材料制备原理、技术及应用知识点
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。
在等离子体中放入一个金属板，由于电子和离子做热运动，而电子比离子的质量小，热速度就比离子大，先到达金属板，这样金属板带上负电，板附近有一层离子，于是形成了一个小局域电场，该电场加速了离子，减速电子，最终稳定了以后，就形成了鞘层结构，该金属板稳定后具有一个电势，称为悬浮电位。
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。
薄膜材料及其在光电领域中的应用
薄膜材料及其在光电领域中的应用引言：随着科技的飞速发展，光电领域在各个领域中扮演着至关重要的角色。
薄膜材料是光电领域中的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文将深入探讨薄膜材料的特性以及在光电领域中的应用，并探究其未来发展的趋势。
1. 薄膜材料的特性薄膜材料是一种厚度在纳米到微米的材料，具有以下特性：1.1 良好的光学性能：薄膜材料具有独特的光学性质，如高透射率、低反射率和高折射率。
这些性能使其成为制备高效光电器件的理想选择。
1.2 高比表面积：薄膜材料具有大比表面积，这使得其在吸附分子、电化学催化和光催化反应中具有显著的优势。
同时，高比表面积也提高了薄膜材料的光敏度，使其在光电器件中具有更高的效率。
1.3 可控的化学性质：薄膜材料的制备过程可以通过控制反应条件来精确调控其化学性质。
这种可控性使得薄膜材料能够适应不同的应用需求，并提供定制化的解决方案。
2. 薄膜材料在太阳能电池中的应用由于其出色的光学性能和可控的化学性质，薄膜材料在太阳能电池中有着广泛的应用。
2.1 透明导电膜：透明导电膜是太阳能电池中的关键组件之一，用于实现电荷的收集和传输。
氧化铟锡（ITO）薄膜是目前最常用的透明导电膜，但其成本较高且含有稀有金属。
近年来，氧化铟锌（IZO）薄膜和导电聚合物薄膜逐渐成为替代品，具有更好的导电性能和成本效益。
2.2 光吸收层：在太阳能电池中，薄膜材料可以用作光吸收层，用于吸收太阳能并转化为电能。
硒化镉（CdTe）和硫化铜铟镓（CIGS）是常用的光吸收层材料，具有较高的光电转换效率和较低的制造成本。
2.3 保护层：薄膜材料还可以作为太阳能电池的保护层，用于保护光吸收层免受外界环境的损害，如氧化、湿氧化和光热等。
二氧化硅（SiO2）和聚合物薄膜是常用的保护层材料，具有良好的化学稳定性和机械强度。
3. 薄膜材料在光电显示器件中的应用薄膜材料在光电显示器件中具有广泛的应用，其中最具代表性的是液晶显示器（LCD）和有机发光二极管显示器（OLED）。
薄膜材料的应用及进展
薄膜材料的应用及进展薄膜材料是在一定的加工工艺下制成的厚度小于1毫米的材料。
随着科学技术的不断发展，薄膜材料已经被广泛应用于各个领域。
本文将从应用和进展两个方面介绍薄膜材料的发展现状。
一、应用：1、太阳能电池板：薄膜材料的应用最为突出的便是太阳能电池板。
通过采用热蒸发、电子束蒸发、溅射等技术，在底片上制成彩色薄膜太阳能电池板。
此外，薄膜太阳能电池板具有高效率、轻质化以及柔性等优点，成为新一代太阳能电池板的主要研究方向。
2、面板显示技术：另外，薄膜材料在面板显示技术中也有着广泛的应用，包括LED电视机、手机屏幕等。
甚至在手机屏幕领域，柔性薄膜技术也已经被开发出来，为顾客的应用带来更舒适的体验。
3、储能电池：在储能电池方面，薄膜材料也起到了重要的作用。
采用薄膜材料制成的锂离子电池，相比传统电池，具有更高的能量密度、更佳的稳定性和安全性，因此在大型储能设备、节能照明灯具、电动汽车等领域具有可观的市场前景。
4、靶材和涂层材料：此外，薄膜材料还在很多高科技领域中被用到。
比如在半导体行业，薄膜材料作为靶材和涂层材料，被广泛应用于制作金属薄膜、光学薄膜等，以满足集成电路和显示器等领域的制造需求。
二、进展：1、制备工艺的发展：为了应对不同的应用需求，薄膜材料的制备工艺也在不断优化和改进。
例如，采用热蒸发法制备太阳能电池板，可以提高太阳能电池板的转化效率；采用电镀法和溶胶凝胶法制备锂离子电池，可以提高锂离子电池的功率密度和循环寿命等。
2、薄膜材料的多元化：当前，一些新型薄膜材料正在被研究和开发，以满足更多领域的需求，比如大规模、高功率电池。
石墨烯和二硫化钼等材料的薄膜化制备技术也正在逐渐成熟。
3、柔性薄膜的研究与应用：柔性薄膜技术是近年来比较热门的研究方向，柔性薄膜的应用具有颠覆性的革新意义。
柔性薄膜材料在可穿戴电子设备、可折叠电视，以及挤压式传感器等领域具有广泛的应用前景。
总之，薄膜材料的应用和研究进展表明了其在很多领域中的重要作用。
薄膜材料制备原理、技术及应用
薄膜材料制备原理、技术及应用薄膜材料是在基材上形成的一层薄膜状的材料，通常厚度在几纳米到几十微米之间。
它具有重量轻、柔韧性好、透明度高等特点，广泛应用于电子、光学、能源、医疗等领域。
薄膜材料制备的原理主要涉及物理蒸发、溅射、化学气相沉积等方法。
其中，物理蒸发是指将所需材料制成块状或颗粒状，利用高温或电子束加热，使材料从固态直接转变为蒸汽态，并在基材上沉积形成薄膜。
溅射是将材料制成靶材，用惰性气体或者稀释气体作为工作气体，在高电压的作用下进行放电，将靶材表面的原子或分子溅射到基材上形成薄膜。
化学气相沉积是指在一定条件下，将气态前体分子引入反应室，通过化学反应沉积到基材上，形成薄膜。
薄膜材料制备技术不仅包括上述原理所述的基本制备方法，还涉及到不同材料、薄膜厚度、表面质量等方面的特定要求。
例如，为了提高薄膜的品质和厚度均匀性，可采用多台蒸发源同时蒸发的方法，或者通过旋涂、喷涂等方法使得所需薄膜材料均匀地覆盖在基材上。
此外，为了实现特定功能，还可以通过控制制备条件、改变材料组成等手段来改变薄膜的特性。
薄膜材料具有多种应用领域。
在电子领域，薄膜材料可以用于制作集成电路的介质层、金属电极与基板之间的隔离层等。
在光学领域，薄膜材料可以用于制作光学滤波器、反射镜、透明导电膜等。
在能源领域，薄膜材料在太阳能电池、锂离子电池等器件中扮演重要角色。
在医疗领域，薄膜材料可以用于制作人工器官、医用伽马射线屏蔽材料等。
此外，薄膜材料还应用于防腐蚀涂料、食品包装、气体分离等领域。
虽然薄膜材料制备技术已经相对成熟，但是其制备过程中仍然存在一些挑战。
例如，薄膜厚度均匀性、结晶性能、粘附性能等方面的要求十分严格，制备过程中需要控制温度、压力、物质流动等多个参数的影响，以确保薄膜的质量。
此外，部分薄膜材料的制备成本相对较高，制约了其在大规模应用中的推广。
总的来说，薄膜材料制备原理、技术及其应用具有重要的实际意义。
通过不断改进制备技术，提高薄膜材料的制备效率和质量，将有助于推动薄膜材料在各个领域的更广泛应用。
工学第六章薄膜工艺课件
约为10-3Torr，铝的密度2.7g/cm3，半径40cm，代入上式得：源自R d＝17.4埃 /min
作业
• 希望用一台单源蒸发台淀积Ga和Al的混合 物，如果淀积温度是1000℃，坩埚内的初 始混合物是1：1，两种成分黏滞系数都为1， 则蒸发初期膜的组成将是怎样？膜的组成 如何随时间变化？
1.4 物理淀积－溅射
简单平行板溅射系统腔体 晶片上形成薄膜。
离子入射到到晶片表面时，可能产生的结果
反射：入射离子能量很 低；
吸附：入射离子能量小 于10eV； 离子注入：入射离子能 量大于10KeV； 溅射：入射离子能量为 10 － 10KeV 。 一 部 分 离 子能量以热的形式释放； 一部分离子造成靶原子 溅射。
高真空
10-8 － 10-4 Torr 10-6 －10-2 Pa
超高真空 <10-8 Torr
<10-6 Pa
真空泵
1. 真空的产生要依靠真空泵。而在低真空和高真 空情形下，要分别使用不同的泵。
2. 低真空下一般使用机械泵，其抽真空过程可以 分为三个步骤：捕捉气体，压缩气体，排除气 体。比如：活塞泵，旋转叶片真空泵，罗茨泵 等。
• 溅射的物理机制：是利用等离子体中的离 子对靶材料进行轰击，靶材料原子或原子 团被发射出来，堆集在晶片衬底上形成薄 膜。
• 与蒸发工艺相比：台阶覆盖性好，容易制 备合金或复合材料薄膜。
靶－接负极
晶片－置于正极
进气－氩气（用于产生等离 子）
工作原理：高压产生等离子 体之后，正离子在电场作用 下向负极运动，轰击靶电极， 激发出来的二次电子向正极 运动，维持等离子体。而被 轰击出来的靶原子则堆集在
• 温度：实际上确定了蒸气压。温度越高，蒸气压 越大，淀积速率越快，但需要控制淀积速率不能 太大，否则会造成薄膜表面形貌变差。
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第六章 薄膜材料及其应用（1）主要内容一、超硬薄膜二、智能薄膜三、纳米薄膜四、三族元素氮化物薄膜五、巨磁和庞磁薄膜六、铁电薄膜七、红外敏感薄膜八、人工周期调制材料一、超硬薄膜材料的硬度不仅取决于材料的宏观性质（弹性和塑性），而且 也取决于材料的微观性质（原子间的相互作用力）。
合成超硬材料对于了解原子间相互作用的微观特性与宏观特性间的基本关系，以及纯技术的应用都十分重要。
超硬材料（包括已有超硬材料和理论预言超硬材料）可以分为三类：1. 由周期表中第2、3周期的轻元素所形成的共价和离子-共价化合物；2. 特殊共价固体，包括各种结晶和无序的碳材料；3. 与轻元素形成的部分过渡金属化合物，如：硼化物、碳化物、氮化物和氧化物。
超硬材料的特点1. 超硬材料在正常条件下大多是亚稳相；2. 绝大多数超硬材料都是共价型或离子型固体；3. 过渡金属化合物超硬材料具有共价键和金属键；4. 超硬材料在元素周期表中都由位于中间位置的主族元素组成，这些元素具有最小离子、共价或金属半径，且固态中的原子间具有最大的结合能；5. 元素中电子壳层的周期填充使固体中的原子半径或分子体积呈规律性变化；6. 元素固相在变化时，如具有最小摩尔体积，则具有最大的体弹性模量、最大的结合能和最高的熔点。
满足Aleksandrov 关系： k 为体弹性模量，Vm 为摩尔体积，Ec 为结合能对单一元素的固体， 绝大多数在1-4；（一）由原子序数较小的元素形成的超硬化合物这些超硬材料由位于第2、3周期中的元素如：铍、硼、碳、氮、氧、铝、硅、磷 的化合物组成。
它们能形成三维刚性点阵、原子间具有较强的共价键。
典型的离子-共价化合物例子是氧化物，如：刚玉Al2O3，超石英（SiO2的高压相）。
这些超硬化合物主要有：BeO 、B6O 、P2O5、Al-B-O 系统、CNx 、SiC 、Be2C 、Si3N4及其它硼碳化合物、硼磷化物、硼硅化物等。
（二）碳材料由于C 原子间存在不同类型的化学键合，所以C 存在大量的同素异构体和无序相。
如 sp3 C 杂化键合形成的金刚石，是最硬的的已知材料。
所以可将碳划到特殊材料。
单晶金刚石的维氏硬度达70-140GPa 。
另一sp3 C 杂化键合形成的六方金刚石具有与金刚石类似的力学性质。
近年来，利用各种沉积技术，制备了高sp3 键合度的非晶碳膜，也称类金刚石薄膜。
它的显微硬度达到70GPa 。
足球烯C60是有C 的sp2原子键合形成mc V E k ∝160.5/E kV c m -≡的凝聚相，硬度可以比金刚石高2倍。
它的人工合成，开辟了合成碳超硬材料的新路。
正在研究的比金刚石更硬的材料可能是BC8 和SC 结构材料。
（三）过渡金属材料从Ⅰ族Na到ⅥB族过渡金属，（Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W）与B、C、N、O形成的化合物属于过渡金属化合物。
其中，不少化合物显示了高硬度，特别以硼化钨（WB4、WB2、WB，硬度近似为36-40GPa）最为典型。
硼化物过渡金属化合物一般硬度超过20GPa。
过渡金属碳化物和氮化物在硬度上次于硼化物。
从ⅦB到ⅡB族中的元素具有最小的摩尔体积和最高的体弹性模量。
在外壳层中电子数少的金属与B、C、N部分形成共价键时更适合形成超硬材料。
过渡金属氧化物、硅化物的硬度在5-20GPa，之间。
金刚石薄膜1.金刚石薄膜的合成合成方法主要有：A 热灯丝低压CVD（HFCVD）加热灯丝到2000oC，H2分解成原子H，原子H的存在使碳源如：甲烷、丙烷、乙烷或丙酮、乙醇等分解时，金刚石相择优沉积，而石墨相的形成被抑制。
金刚石的沉积速率可达mm/h。
有极大的工业价值。
B 微波等离子体CVD（MWPCVD）利用微波激发等离子体，由等离子体使H2分解成原子氢，激活碳基原子团，促进金刚石形成。
C 射频等离子体CVD原理与前述CVD相同，不过产生等离子体的方法用射频源。
D 直流等离子体CVD原理与前述CVD相同，不过产生等离子体的方法用直流电源。
E 电子回旋共振微波等离子体CVD（ECR-MP-CVD）原理相同，但能产生高密度的等离子体，从而生长温度大大降低（可在300-500oC下沉积），但由于气体压强很低，所以沉积速率很低，适合于实验室使用。
CVD金刚石薄膜的成核机制成核是金刚石薄膜生长的关键，成核控制是优化金刚石的晶粒、取向、透明性、黏附性、粗糙度等性质所必须的。
C 可以通过sp1、sp2、sp3杂化形成不同类型的化学键。
金刚石只是由sp3键组成。
从热力学的观点来看，它相对于sp2杂化键合形成的石墨相是亚稳相。
在原子H的作用下，可以CVD 沉积金刚石薄膜的原理是：1.CVD沉积过程中H对石墨相产生的刻蚀速率比对金刚石相的刻蚀高20-30倍，因此石墨与其它非金刚石相被从基片上清除，只有金刚石相保留并继续生长；2.原子H使金刚石表面稳定，并保持sp3杂化组态；3.原子H可将碳氢化合物变成碳原子团，而原子团是金刚石形成的先导物；4. 原子H从附着在表面的碳氢化合物中分离出氢，从而产生用于金刚石先导物吸收的活性位置。
金刚石的性质及应用性质：1. 硬度、密度、热导率、弹性模量都是已知材料中最高的，杨氏模量也最大。
2.金刚石的动摩擦系数很低，只有0.05；3.在所有材料中金刚石有最高的纵向声速；4.金刚石具有最高的热导率；5.在红外和紫外波段有合适的折射率和较小的光吸收系数；6.自然金刚石的空穴迁移率为1800cm2/Vs，电子迁移率为2000cm2/Vs，合成金刚石的空穴迁移率可达1400 cm2/Vs。
电阻率可达到1015Ωcm；7.金刚石不与普通的酸发生反应，高温下容易氧化。
金刚石薄膜的应用利用金刚石的优异性能，金刚石薄膜主要有以下主要应用：1.利用高硬度和低摩擦系数，可以作刀具；2.作磁盘的涂层，保护磁盘；3. 作拉丝模和喷腔的涂层，提高寿命；4.超高热导率可作为热交换材料，如：电子器件的电绝缘热导体、VLSI的散热器；5.高温、高压、高功率、抗辐照电子器件和集成电路材料；6. 金刚石窗口用做潜望镜、导弹的红外辐射传感器；7. 利用其低介电常数和高击穿电压制造快速光开关（60ps）。
类金刚石薄膜类金刚石薄膜（DLC）是碳的以sp3为主要杂化的非晶态亚稳态结构。
它具有类似金刚石的性能。
主要制备方法有：1.低温CVD用甲烷为碳源，同样，原子H的存在是实现sp3杂化键合、形成类金刚石薄膜的关键。
2. 离子束沉积利用离子束溅射碳靶和H离子注入，实现DLC薄膜沉积，也可以利用大束流的碳离子注入沉积来实现DLC薄膜沉积的效果，但沉积率低。
离子束沉积的好处是，碳离子的能量可以通过对离子束的能量、束流密度、方向等独立调节。
3. 溅射沉积利用Ar+离子溅射石墨靶，在基片上沉积，得到DLC薄膜。
其中，Ar+被认为是实现sp3 杂化的必要条件。
附加磁场可以提供二次离子密度，提高因石墨溅射率低导致的DLC沉积率低的问题。
4 . 阴极电弧沉积（CAD）用阴极电弧使石墨电极蒸发，产生较高能量、处于激发态的碳原子团，在大面积上实现快速DLC薄膜沉积。
这是目前被认为最有效的DLC 薄膜制备方法。
5. 激光熔融沉积（PLD）利用大功率脉冲激光对石墨靶扫描，熔融石墨并蒸发，在基片上沉积。
激光熔融原子团的能量很高，可产生sp2熔融态，导致sp3键合DLC的形成。
类金刚石薄膜的性质和应用性质：DLC 薄膜的性质由薄膜中sp2和sp3杂化键的比例决定。
1. 光学带隙取决于sp2的含量，在sp2含量较低时尤其重要。
在sp2含量为10%时，带隙在2.0-205eV；2.位掺杂的DLC薄膜为P型半导体材料，费米能级位于价带顶0.22eV处；3. DLC薄膜可较方便地实现掺杂，使其电阻率降低5个数量级，为电子器件的制备创造了有利条件；4. 有较高的场发射性质，特别是N的掺杂可有效提高其场发射能力，从而为取代液晶，研制平板显示器提供有利条件。
主要应用DLC薄膜的主要应用在于利用其电学性能的微电子器件制造和利用其力学性质的机械应用。
其它还有生物器件和医疗应用。
如前所说，DLC 薄膜的微电子应用可以研制平板显示器来取代液晶显示器；也可制造非挥发性数字信息器件。
利用其力学性能，在微电子工业上实现微摩擦，也可在机械另部件表面沉积DLC薄膜实现因硬度提高、摩擦降低而产生的寿命提高。
由于DLC薄膜与生物组织的相容性，有DLC涂层的人工关节比普通的合金关节有更长的使用寿命。
CNx 薄膜CNx 薄膜是理论预言的、可与金刚石硬度相比拟，甚至硬度超过金刚石的材料。
用第一性原理模拟计算得到的C-N结构中，除了g-C3N4相外，其它如：α-C3N4、立方c-C3N4、β-C3N4都是硬度可与金刚石比拟的高硬度材料。
C-N薄膜还具有高热导率、宽带隙、低摩擦系数、抗腐蚀、耐磨损等性能。
制备方法1.激光熔融法（PLD）在激光熔融石墨靶做蒸发沉积的同时，把高强度的N原子束入射到基片上，获得CNx薄膜。
N/C比与N的流量成正比，并与基片温度无关。
在N/C=0.82时，CNx薄膜中有与理论语言相似的电子衍射条纹，即形成了β-C3N4 结构。
2. 离子束增强沉积（IBED）利用离子束增强沉积方法可以方便地得到N/C>1的CNx薄膜。
方法是利用Ar+溅射石墨，在基片上沉积的同时，用N+离子注入，合适地调节溅射和注入条件，可以获得需要C/N比的薄膜。
而PLD沉积的CNx薄膜大部分是非晶，N/C也不能达到1。
实验证明，基片温度在800oC以下，N含量与基片温度变化关系不明显。
对5-15eV的低能N+注入，sp3键合碳在15eV时达最大，能量增加，sp3键合碳含量降低。
3. CVD方法CVD方法沉积CNx薄膜是用甲烷、NH3为源气。
CVD方法可分热灯丝CVD、等离子增强CVD、微波等离子增强CVD、电子回旋共振CVD等。
热丝CVD由于基片温度高，加上热丝本身的污染，很难得到纯净的CNx薄膜。
4. 反应溅射主要包括直流磁控溅射和射频磁控溅射。
反应气体大多采用N2、N2/Ar、NH3、NH3/Ar等。
各种实验参数中，对CNx结构影响最大的是基片温度，在<200oC时为非晶,>200oC时,呈半结晶状态。
CNx 薄膜的应用与展望CNx薄膜的研究历史很断，在许多方面还存在许多不明确的问题，主要是，很难提高含N量，薄膜的结晶困难。
主要的潜在应用与类金刚石薄膜类似。
即：利用其高热导率、低摩擦系数、高场发射能力、高硬度等性能，在微电子领域开发特种器件，如平板显示器；在航天航空领域作为固体润滑剂等。
二、智能薄膜智能材料（Intelligent Materials）是指那些对环境具有可感知、可响应，具有功能发现能力的的新材料。
它与美国人提出的Smart Materials 具有类似性。