纳米薄膜的制备技术及其膜厚表征方法进展
纳米薄膜的原理
纳米薄膜的原理纳米薄膜是指其厚度在纳米级别的薄膜材料，常常用于各种应用中，如电子器件、光学元件、传感器等领域。
纳米薄膜的原理涉及到纳米材料的特殊性质和纳米级厚度对材料性能的影响。
首先，纳米材料具有尺寸效应。
当材料尺寸缩小到纳米级别时，其表面积与体积之比增大，导致表面原子或分子数增多，表面活性增强。
这使得纳米薄膜与其他材料相比具有更高的表面能和界面能。
纳米薄膜的高表面能和界面能使其具有更好的化学活性和物理特性，例如增强的光学吸收、更高的电子传输效率等。
其次，纳米薄膜的厚度为纳米级，这使得纳米薄膜在某些方面具有特殊的性能。
例如，纳米薄膜的光学性质往往与其厚度密切相关，通过调节纳米薄膜的厚度可以改变其光学特性，例如颜色、透明度、折射率等。
此外，纳米薄膜的电子特性也受到厚度的影响，例如在金属纳米薄膜中，当厚度较小时，电流通过薄膜的几率较大，而当厚度增加时，电流主要通过薄膜的边界。
第三，纳米薄膜的组分和结构也对其性质产生影响。
纳米薄膜可以由一种或多种材料组成，在制备过程中可以控制材料的组分及相对比例。
例如，通过改变纳米薄膜的组分，可以调节其磁性、光学吸收、导电性等性质。
此外，纳米薄膜的结构也对其性能产生重要影响，包括晶体结构、晶格缺陷等。
晶格缺陷会影响纳米薄膜的物理性质，例如电子迁移率、热导率等。
最后，纳米薄膜的性能还受到外界因素的影响。
在制备纳米薄膜的过程中，温度、气氛、沉积速率等因素均会影响薄膜的结构和性质。
此外，纳米薄膜的性能也会随着外界条件的变化而改变，例如温度、压力、湿度等。
纳米薄膜的原理背后还有许多具体的技术和方法，例如物理气相沉积、化学气相沉积、溅射、离子束沉积等制备技术。
这些技术在制备纳米薄膜时可以控制纳米级厚度、组分和结构，从而调控纳米薄膜的性能。
总的来说，纳米薄膜利用纳米级厚度和尺寸效应以及特殊的组分和结构，展现出许多独特的性质和应用潜力。
纳米薄膜在各个领域都有广泛的应用，如电子、光学、传感器、能源等领域，对推动科学研究和技术进步具有重要作用。
纳米材料-第二章 纳米材料的表征方法
1.此法是利用化学溶液对物质的溶解作用达到减薄 样品的目的。
2.通常采用硝酸，盐酸，氢氟酸等强酸作为化学减 薄液，因而样品的减薄速度相当快。
透射电子显微镜样品制备纳米材料 Nanomaterials
制样步骤： a.将样品切片，边缘涂以耐酸漆，防止边缘因溶 解较快而使薄片面积变小； b.薄片洗涤，去除油污，洗涤液可为酒精，丙酮 等； c.将样品悬浮在化学减薄液中减薄； d.检查样品厚度，旋转样品角度，进行多次减薄 直至达到理想厚度，清洗。
透射电子显微镜样品制备纳米材料 Nanomaterials
制样步骤：
a.将样品捣碎； b.将粉末投入液体，用超声波振动成悬浮液，液 体可以是水，甘油，酒精等，根据试样粉末性质 而定； c.观察时，将悬浮液滴于附有支持膜的铜网上， 待液体挥发后即可观察。
透射电子显微镜样品制备纳米材料 Nanomaterials
• 它和物镜一样是短焦距强磁透镜。但是对投影 镜精度的要求不像物镜那么严格，因为它只是 把物镜形成的像做第三次放大。
• 具有很大的场深和焦深.
场深是指在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜 轴可移动的距离，或者说试样超越物平面所允许的厚度。 焦深是指在保持象清晰的前提下，象平面沿镜轴可移动的 距离，或者说观察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离 。
M M0 MI MP
需要提及的一点是： 增加中间镜的数量，可以增加放大倍数；但当达到显微镜有效放大倍 数时，再增加中间镜的数量已是徒劳的；因为此时显微镜所能提供的 分辨率已经达到极限，纵使继续放大，也无法分辨出更紧密的两点。
（3）投影镜
纳米材料 Nanomaterials
• 投影镜的功能是把中间镜形成的二次像及衍射 谱放大到荧光屏上，成为试样最终放大图像及 衍射谱。
纳米纤维膜材料的制备及其过滤性能研究
纳米纤维膜材料的制备及其过滤性能研究随着科技的不断进步和社会的发展，纳米技术成为了研究的热点领域。
其中，纳米纤维膜材料作为一种重要的纳米材料，在过滤领域具有潜力巨大的应用前景。
本文将探讨纳米纤维膜材料的制备方法以及其在过滤性能方面的研究。
一、纳米纤维膜材料的制备方法1. 电纺法电纺法是最常用的制备纳米纤维膜的方法之一。
该方法利用高电压将聚合物液体或溶液喷射成纤维，经过固化之后形成纳米纤维膜。
电纺法制备的纳米纤维膜具有高比表面积、细小的孔隙尺寸和良好的微观结构。
2. 真空过滤法真空过滤法通过将聚合物溶液放置在具有微米级孔隙的膜上，利用真空抽取溶剂，使聚合物溶液在膜上形成纳米纤维状。
真空过滤法制备的纳米纤维膜具有较高的孔隙率和良好的渗透性能。
3. 相转移法相转移法是一种通过界面活性剂调控纳米纤维的制备方法。
通过调节界面活性剂的浓度和类型，使其在水溶液-有机溶液界面产生交互作用力，从而形成纤维状的纳米材料。
二、纳米纤维膜材料的过滤性能研究1. 孔隙结构控制纳米纤维膜的孔隙结构对其过滤性能具有重要影响。
研究人员可以通过调节电纺工艺中的参数，如电压、喷丝距离和聚合物浓度等，来控制纳米纤维膜的孔隙尺寸和分布。
此外，不同的制备方法也会对孔隙结构产生影响，如真空过滤法制备的纳米纤维膜具有较大的孔隙尺寸。
2. 渗透性能研究纳米纤维膜作为过滤材料，其渗透性能是一个非常重要的性能指标。
研究人员通过测量纳米纤维膜的渗透通量和截留率来评估其过滤性能。
在研究中，可以通过调节纳米纤维膜的厚度、孔隙结构和材料表面性质等因素，来改善纳米纤维膜的渗透性能。
3. 应用研究纳米纤维膜材料具有广泛的应用前景。
在饮用水和废水处理中，纳米纤维膜可以有效去除微小的悬浮物和溶解物质。
此外，在空气过滤领域，纳米纤维膜也可以用于过滤空气中的颗粒物，提供更好的室内空气质量。
在生物医学领域，纳米纤维膜还可以应用于组织工程、药物传输等方面。
总结：纳米纤维膜材料的制备及其过滤性能研究对于开发高效的过滤材料具有重要意义。
薄膜的制备及其特性测试
图1 双靶反应磁控溅射原理图 如图，双靶法同时安装两块靶材互为阴阳极进行轮回溅射镀膜 如图，
1.4、射频反应磁控溅射 1.4、
在一定气压下，在阴阳极之间施加交流电压，当其频率 增高到射频频率时即可产生稳定的射频辉光放电。射频辉光 放电在辉光放电空间中电子震荡足以产生电离碰撞的能量， 所以减小了放电对二次电子的依赖，并且能有效降低击穿电 压。射频电压可以穿过任何种类的阻抗，所以电极就不再要 求是导电体，可以溅射任何材料，因此射频辉光放电广泛用 于介质的溅射。频率在5～30MHz都称为射频频率。
透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标， 透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标，透光 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示， 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示，在 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2 T2， 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2，在没 有放入透明薄膜的光通量记为T1 那么薄膜的透光率为： T1， 有放入透明薄膜的光通量记为T1，那么薄膜的透光率为： Tt =T2/T1⊆ 其中，T1，T2均为测量相对值 均为测量相对值） =T2/T1⊆100% （其中，T1，T2均为测量相对值） 一般用来测量透过率的仪器有透过率雾度测试仪和分光光 度计法， 度计法，其原理图分别如下
1.5、化学气相沉积(CVD)法 (CVD) 1.5、化学气相沉积(CVD)法
化学气相沉积是一种化学气相生长法，简称CVD(Chemical V apor Deposition)技术。这种技术是把含有构成薄膜元素的一种 或几种化合物质气体供给基片，利用加热等离子体、紫外光乃至 激光等能源，借助气体在基片表面的化学反应(热分解或化学合 成)生成要求的薄膜。例如下图是利用化学气相沉淀法制备ITO的 原理结构图
有机无机纳米复合材料的合成及性能表征
有机无机纳米复合材料的合成及性能表征纳米材料的出现和应用，是人类材料科学领域的一次伟大革命。
其中有机无机纳米复合材料因其优异的性能备受关注。
本文将介绍有机无机纳米复合材料的合成方法及其性能表征。
一、有机无机纳米复合材料的合成方法1. 溶胶-凝胶法溶胶凝胶法是合成无机有机纳米复合材料最重要的方法之一。
这种方法利用无机某些物质，例如硅酸三乙酯、钛酸酯等，在溶剂中制备出乳状溶胶，然后通过退火、焙烧等处理方式，最终获得相关纳米复合材料。
溶胶凝胶方法具有操作简便、成本低廉、制备周期短等优点。
2. 真空旋转涂布法真空旋转涂布法（VAC method）是复合材料制备的一种快速、简单、成本低廉的方法。
该方法利用真空吸附技术将有机材料温度控制在50~200℃，然后通过旋转混合的方式制备出有机无机复合薄膜。
VAC方法对于制备微纳米薄膜有很好的应用价值。
3. 热解法热解法是一种高温方式制备无机有机纳米复合材料。
通常采用两步加工，首先在常温下将有机物质与无机物质在某些溶剂中混合，形成溶胶。
然后在高温条件下热解，得到有机无机复合材料。
这种方法制备出的纳米复合材料晶体纯度高，晶粒大小均匀，但需要较高的制备技术。
4. 电沉积法电沉积法基于电化学原理设计的一种制备纳米复合材料的方法。
在外加电场作用下，金属离子在电极表面还原，同时有机分子在电场下定向积聚形成有机无机复合材料。
电沉积法可以制备出非常规形态的有机无机纳米复合材料，并且具有高度的可控性。
二、有机无机纳米复合材料的性能表征1. 感光性能如何增强复合材料的感光性能是当前研究的热点之一。
有机无机纳米复合材料具有较高的紫外吸收能力，同时对于光子的感应性能也比较高，还可以通过分子工程等方法进行增强。
这种材料可以被用作开关、存储、感测器等领域。
2. 光催化性能有机无机纳米复合材料的催化性能也受到了广泛的研究。
复合材料的光催化性能主要由金属氧化物、活性小分子、有机分子等组成，其中的能带结构和光吸收特性会影响催化反应。
薄膜材料的制备和应用研究进展
薄膜材料的制备和应用研究进展薄膜材料是一种在日常生活中用途广泛的材料。
它的应用范围涉及光学、电子、生物医学，甚至涂层等很多领域。
制备和应用研究方面也有很多成果，本文将从几个方面介绍薄膜材料的制备方法以及应用研究进展。
一、制备方法1、物理气相沉积法物理气相沉积法是指利用热能或者电子束激励的方式使材料蒸发并沉积在基底上形成薄膜。
这种方法可以制备高质量、高结晶度的薄膜材料。
其中分子束蒸发技术和反蒸发方法属于物理气相沉积法的一种，依靠非常高的真空和完整的分子束，可以制备出高质量的薄膜材料，但是设备成本也非常高。
2、化学气相沉积法化学气相沉积法是指在较低的气压环境下，将材料前驱体分子通过热解、裂解或者还原等化学反应，制备出薄膜材料。
这种方法成本较低，操作简单，可以制备大面积、高质量的薄膜，因此尤其适合大规模生产。
3、物理涂敷法物理涂敷法是指利用物理过程，将材料沉积在基底上形成薄膜。
常见的物理涂敷法有磁控溅射、电子束蒸发、激光蒸发等。
这种方法可以制备出膜层均匀、结构紧密的薄膜，但是缺点是沉积速度较慢，不能用于大面积生产。
4、化学涂敷法化学涂敷法是指利用化学反应将材料前驱体分子沉积在基底上形成薄膜。
常见的化学涂敷法有溶胶凝胶法、自组装法等。
这种方法可以制备出薄膜材料的更多形式，如多孔薄膜、纳米结构薄膜等。
但是化学反应的复杂度和化学材料的不稳定性也增加了制备过程的难度。
二、应用研究进展1、光电材料在光电领域，薄膜材料的应用非常广泛。
其中，一些透明导电薄膜材料如氧化铟锡、氧化镓锌、氧化铟和氧化钙、锡等材料已成为制作 OLED 光电器件的重要材料。
此外，半导体材料如氧化物和硫化物薄膜也被广泛应用于光电器件中，如可见光光伏器件、光传感器等。
因此，随着该领域的发展，薄膜材料在光电设备中的应用前景不断向好。
2、生物医学薄膜材料在生物医学领域的应用也越来越广泛。
其中，一种叫做生物基薄膜的材料能够在各种生物医学应用中发挥重要作用。
纳米材料表征技术
非弹性散射电子：这些电子在穿过样品时损失了部分能 量，方向也有微小变化。用于电子能量损失谱，提供成分 和化学信息。也能用于特殊成像或衍射模式。
技术概述
材料的传输性能与材料内部参数所产生的流有关，由广义力 与所产生的流之间的比例常数来表征，如电导率、扩散系数 等。
材料还有一些难以用单项性能进行评价的特征，如两种材 料之间可接合性、材料的可加工性、抗腐蚀性等。有一些材 料性能随使用环境的要求更难描述，如使用于生物体内的材 料所要求的生体性能、在空间条件下合金的凝固性能等。 在 材料中运动的载流子由于某一方向受约束，当约束尺度小于 运动粒子的自由程时，表现出一定的量子特性。电子的平均 自由程在数十纳米范围，因此一些纳米结构显示电学的量子 性质。无论是孤立对该纳米结构进行性能测量还是把它与另 一些部件连接成一个系统进行量子特性的测量，都面临局域 和信号与噪声比的挑战，这是纳米结构测量中的特有问题。
主要表征方法和用途表征分析方法名称英文简称主要用途低能电子衍射leed有序原子结构分析透射电子显微镜tem样品形貌像扫描电子显微镜sem样品形貌像扫描隧道显微镜stm样品形貌像原子力显微镜afm样品形貌像x射线光电子能谱学xps成分分析俄歇电子能谱学aes成分分析现势谱学aps成分分析紫外光电子能谱学ups电子结构分析角分解光电子能谱学arpes电子结构分析拉曼散射谱raman原子态分析常用的纳米材料的表征分析方法名称及主要用途当聚焦电子束照射到材料样品上如果入射束有足够的束流以产生显微分析所需的信那么电子与样品相互作用所产生的信息可以为材料工作者提供丰富的资料
纳米技术资料PPT课件
磁控溅射法
为了克服成
膜速度低的缺点，
人们设计了磁控
溅射镀膜，在溅
射靶与基片之间
引入了正交电磁
场，使气体分子
被电离的速率提
高了10倍，达到
了真空蒸发法的
成膜速率。
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纳米科技
分子束外延镀膜法
分子束外延（MBE）是一种特殊的真空镀膜工艺。
它是在超Байду номын сангаас真空条件下， 将薄膜的诸组分元素的 分子束流，直接喷到衬 底（半导体材料的单晶 片）表面上，沿着单晶 片的结晶轴方向生长成 一层结晶结构完整的新 的单晶层薄膜。
纳米科技
LB膜的制备
将一个亲水性（或 亲油性）固体表面垂 直而缓慢地插入浮有 单分子层的水中，将 该固体表面垂直上提 时，浮着的单分子膜 就会附着在表面上， 随沉积过程不同，所 形成的膜的结构分X、 Y、Z三型。
纳米科技
LB膜的制备
如果这个固 体基片反复进 出水面，可形 成多层膜（最 多 可 达 到 500 层），一个分 子的纵向长度 为 2-3nm ， 因 此 单分子层的厚 度亦为2-3nm。
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纳米科技
纳米薄膜的应用——磁性薄膜
纳米磁性薄膜可以削弱传统磁记录介质中信息 存储密度受到其自退磁效应的限制，并具有巨磁 电阻效应，在信息存储领域有巨大的应用前景。
巨磁阻效应：所谓磁电阻是指在一定磁场下电阻改 变的现象，巨磁阻就是指在一定磁场下电阻急剧变 化的现象。磁场导致电阻增加，称之为正磁致电阻； 若导致电阻降低，称之为负磁致电阻。
❖ SAMS的稳定性好，在各种含氧，不含氧的环境 条件下，热稳定温度能达到400℃。
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纳米科技
LB膜技术及其应用
LB膜是Langmuir-Blodgett（朗谬尔—布罗杰 特）在20世纪二、三十年代首先研究的，但在纳 米科技发展中，LB膜因其特有的性能受到人们的 重视。
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捌２年繁俺鬈第３期
行测超，或在薄膜形成过程中对厚度进行监控。因而准确 地测量薄膜的厚度在制膜工艺中起着关键性的作用。根据 薄膜的不同。其测量方法也多种多样，主要有干涉条纹法、 椭圆偏振法、ｘ射线荧光法、台阶仪法、ｘ射线光电子能 谱（ＸＰＳ）和俄歇电子能谱（ＡＥＳ）法、扫描电子显微镜 （ＳＥＭ）法以及称重法等［２甜。 ２．１干涉条纹法 干涉条纹法测量膜厚就是运用光波干涉原理由干涉条 纹来确定被测膜层的厚度。由于这种方法是以光的波长为 计量单位，而且干涉图样比较稳定，所以可通过各种技术 手段准确判读干涉网，是实现高准确度、非接触测量的有 效途径［２３】。 干涉条纹法采用的是单色光源和々门的干涉显微镜。
６＝（２册１ｄ１３．）ｃｏｓｔｐｌ
式中，ｄ和ｎ是薄膜的厚度和折射率，巾，人射角，ｒ０１、 １２、ｔｏｌ、ｔ１２分别是０，１和１，２介质界面上的反射率和 透射率，是可计算的量。 定义反射系数比Ｇ＝ＲＰ／Ｒｓ＝ｔｇｖｅ”，其中｛ｆ，和△分别 表示Ｇ的模和幅角。可以看出
扛（。＋争嘉
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万方数据
１１
狮２年４蔫憾馨第３期
¨，ⅥＭ．ｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｒｓ．ｏｒｇ．ｃｎ
学方法主要包括溶胶．凝胶（ｓ０１．ｇｅｌ）法、ＬＢ膜法、电 沉积法、化学气相沉积（ＣＶＤ）等。 １．１低能团簇束沉积法 低能团簇束沉积方法是新近出现的一种纳米薄膜制备 技术。该技术首先将所沉积材料激发成原子状态，以Ａｒ、 Ｈｅ作为载气使之形成团簇，同时采用电子束使跚簇离子 化，利用质谱仪进行分离，从而控制一定质量、能量的团 簇沉积而形成薄膜。在这种条件下沉积的团簇在撞击表面 时并不破碎，而是近乎随机分布；若团簇的平均尺寸足够 大。则其扩展能力受到限制，沉积薄膜的纳米结构对团簇 尺寸具有很好的记忆特性［９Ａｏ】。 １．２真空蒸发法 真空蒸发法，即物理气相沉积法，其实质是将待镀膜 的物质蒸发气化，并使气化的分子或原子在蒸发源与基体
２纳米薄膜厚度测量技术
纳米薄膜在高科技领域发挥着越来越重要的作用，而 薄膜厚度是一个重要的参数，在～定程度也决定着薄膜的 性能［２１。因此需要对各种成膜技术所制螽的薄膜厚度进
面取得丰硕的成果。如Ｙａｎｇ等人㈣采用多孔纳米结构
自组装技术将正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）与氯代十六烷基三甲
１２
万方数据
《现代仪器》
《现代仪器》
柳２年羹镭毒第３期
纳米薄膜的制备技术及其膜厚表征方法进展
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｎａｎｏ．ｓｃａｌｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ
徐建“陆敏 朱丽娜吴立敏
Ｘｕ Ｊｉａｎ ＬｕＭｉｎ
摘要纳米薄膜材料是一种新型材料，由于英特殊的结构特点，使其作为功能材 料和结构材料都具有良好的发展前景。本文综避当前纳米薄膜的制备技术，并针对 这些成膜工艺，概括表征纳米薄膜厚度的常用方法。 关键镯纳米薄膜薄膜剜备膜厚测量
对于不透明的薄膜，可以在样品上放一块下表面镀银 的半透光平整玻璃片（见图ｌｂ）。这时，干涉条纹是由膜
的倾斜表面与玻璃片下表面反射的２束光干涉的结果，对
应的厚度ｄ为：
州ｇ＋笼
这种方法称为间接干涉条纹法。式中，ｑ为条纹错位 条纹数．Ｃ为条纹错位量，ｅ为条纹间隔。因此，若测得ｑ， Ｃ，ｅ就口了求Ｈ｛薄膜厚度ｄ或折射率ｎｌ。 ２．２椭圆偏振法 椭阋偏振法简称椭偏法，是一种精确测量薄膜纳米 级厚度的方法。由于数学处理七的困难，椭偏法的基本 原理直到计算机出现以后才得以发展起来。椭偏法经过 几十年来的不断改进，已从手动进入到全自动、变入射角、 变波长和实时监测，极大地促进纳米技术的发展。椭偏 法测量精度很高（比一般的干涉法高ｌ￣２个数量级），测 量灵敏度也很高（可探测生长中的薄膜小于Ｏ．１ ｎｍ的厚
ｂｅａｍ
ＬＢ膜技术 能形成ＬＢ膜的材料，大都足表面活性分子，即双亲
分子。若将这些双亲性分子置于水面，便会在气．液界面
形成紧密定向排列的单分子膜。当固体基片一次或多次侵 人和提托该溶液时，基体表面便会形成单层的或多层的分 子薄膜【１９ｌ。一般说来，一种好的ＬＢ成膜材料，其亲水 基团和疏水基团的性能比例耍合适。比如最典型成膜物质 有十二烷基硫醇和十八烷基胺等。 １．８电化学沉积法 电化学沉积法是在含有金属离子和非金属离子氧化物 或非金属水溶液中．通过恒电压，在不同电极表面合成金 属或化合物薄膜，电沉积法通常可制得较为致密的纳米薄 膜。如Ｓｈｉｒｋｈ等１２０ｌ在硝酸钠和甲醇电解液中，在５～２０
Ｉ．ｔ
Ａ／ｃｍ的恒电流下，电解Ｔｉ（ＯＣＨ，）。溶液，最终在电极
ｅｐｉｔａｘｙ），是在高真空环
上生成氧化钛薄膜等。 １．９化学气相沉积法 化学气相沉积法主要被用来制备纳米颗粒薄膜材料， 制备过程中常涉及常压、低压、等离子体的辅助气相反 应等。在高温等离子体辅助气相制备纳米薄膜时，气压、 气流流速、基片温度等因素在纳米颗粒薄膜生长过程中 起到至关重要的作用。此外，一些采用化学气相沉积制 备的半导体、氮化物、碳化物薄膜还需要后处理来控制 非品薄膜的晶化过程，如刘学建等人在高纯氮载气中， 以三氯硅烷（ＴＣＳ）和氨气为硅源和氮源制备的氮化硅 薄膜（ＳｉＮ。）【２１】。
ｌ纳米薄膜的制备方法
当前比较常用的纳米薄膜制备方法，从原理１－＿归类． 大致可归为物理方法与化学方法２大类。其巾．物理方法 主要包括低能团簇束沉积法、真空蒸发法、溅射沉积、分 子束与原子束外延技术和分子原子束自组装技术等；而化
’基金项目：上海市科委纳米专项（Ｎｏ．１０５２ｎｍ０７９００）和上海市科委标准化专项（Ｎｏ．１ｌｄｚ０５０２１００） ¨通讯作者：徐建，高级工程师，上海市计量测试技术研究院．Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｘｕ＠ｓｉｍｔ．ｃｏｒｎ．ｃｎ
（Ｓｈａｎｇｈａｉ
ａｎｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ
ｆｔｍｃｔｉｏｎａｌ
ｓｔｒｕｃｍｒａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｎａｎｏ．ｓｃａｌｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－７９１６（２０１２）０３－００１１－０５
料的发展．始终与现代高新技术相联系。尤其是随着微电 聃 茜 纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础．是构 建两维和三维复杂功能纳米体系的单元，在此基础ｋ可产 生许多纳米功能器件。许多科技新领域的突破迫切需要纳 米材料和纳米科技的支撑，传统产业的技术提升也急需纳 米材料和技术的支持。纳米材料和技术对许多领域都将产 生极大的冲击和影响。具有二维纳米结构的纳米薄膜是指 尺寸在纳米量级颗粒（晶粒）构成的薄膜或者层厚在纳米 量级的单层或多层薄膜，通常也称作纳米颗粒薄膜和纳米 多层薄膜ｆ１］。这类薄膜具有显著的品界效应、尺寸效应 和虽子效应，具有独特的光学、力学、电磁学与气敏特性。 因而在高密度磁性记录材料、光学器件、光电子材料、太 阳能电池材料、储氧材料、高效催化剂以及超导材料等领 域表现冉广泛的应用前景［２－８】。 纳米薄膜具有如此广泛的应用，然『｜ｌｉ纳米薄膜的厚度 往往又决定其最终产品性能的高低，因此。如何有效控制 薄膜的厚度以及对薄膜厚度的准确测量成为当前岛新技术 先进制造领域迫切需要解决的问题【２１。新型纳米薄膜材 子、光电子技术及纳米科技的飞速发展，所制备的薄膜材 料厚度越来越薄，大规模集成电路以及利用量子尺寸效应 的光电子等领域所使用的薄膜厚度部小于１００ ｎｍ，其中 集成电路的栅极材料以及磁性隧道结中的绝缘层等更足薄 到ｌ～３ ａｍ。为对所用薄膜的结构和特性有更精确的控制， 对薄膜的评价和检测技术也随之变得越来越重要。但是。 如何准确ｊ窄制纳米尺度薄膜的厚度和为测量仪器提供可供 蟹值溯源的标准薄膜物质，则是纳米计量与表征领域的一 个技术难题。因此，厚度为纳米最级的薄膜及多层膜的制 备以及膜厚的测量和表征技术作为徽电子、光电子以及纳 米器件制作中共性『ｕ】题。成为必须解决的重要Ｊ＇Ⅱｌ题．以实 现社会经济的可持续发展。
ａｒｅ
Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，
ｒｅｖｉｅｗｅｄ， Ｎａｎｏ．ｓｃａｌｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ 曲｛ｎ ６ｌｍ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ
２０１２０３）
பைடு நூலகம்
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
孛图分类号：０６９ ＴＨ８７ｔ ７
干涉条纹法测量薄膜厚度示意图
ａ．透明层干涉条纹法；ｂ．不透明层干涉条纹法
睁，（”ｏ，”１，ｎ２ｌ，妒１）
对于给定的薄膜／基底光学系统．若波长Ａ和入射角 妒．确定，则Ｇ便为定值，也就是说若能从实验中测得缈 和△，且介质０和介质２所对应波长Ａ的折射率”ｏ和”２ 已知，就可以由（ｖ，Ａ）测毋值中得到透明薄膜的实折 射率＂．及其厚度ｄ值。图２给出入射光束在待测纳米薄 膜上的反射和折射过程示意图。
境下的薄膜沉积技术。所谓“外延”就足在一定的晶体
材料衬底上，沿着衬底表面外延伸生长出一层其他晶体薄 膜。它类似于真空热蒸镀，可把构成晶体的各个组分和 预掺杂的原子（或分子）以一定的热运动速度按一定比 例从束源炉中喷射到基片上，进行晶体外延生长单晶膜。 它是真空热蒸镀方法的进一步发展。目前，采用外延生 长最常见的纳米硅基半导体漳膜有绝缘体上硅材料、锗 硅异质材料等［１３ｌ。 １．５分子自组装技术 分子自组装足依赖分子间非共价键作用力自发结合成 稳定的聚集体过程。自从上世纪鲫年代最早被提Ｈ｛以来， 人们已从双液态隔膜（ＢＬＭ）技术发展到同体支撑的双 液态隔膜（ＳＢＬＭ）技术，已在分子组装有序分子薄膜方
度变化）【２４１。利用椭偏法可以测量薄膜的厚度和折射率， 也可以测定材料的吸收系数或金属的复折射率等光学参 数。因此，椭偏法在半导体材料、光学、化学、生物学和 医学等领域有着广泛的应用。 椭偏仪法属于反射光谱法，光波呵以分解为２个互相 垂直的线性椭圆偏振的ｓ波和Ｐ波。若Ｓ波和Ｐ波的相 位差不等于竹／２的整数倍时，合成的光波为椭圆偏振光。 当椭圆偏振光通过薄膜时，其反射和透射的偏振光将发生 变化，基于２种介质界面４个菲涅耳公式和折射定律，可 计箅出光波在空气／薄膜／基底多次反射和折射的反射率 Ｒ和折射率一２５］。