薄膜材料制备技术绪论

课程名称：薄膜材料制备技术,课程内容,绪论 第一章 薄膜制备的真空技术基础 第二章 薄膜制备技术蒸发法 第三章 薄膜制备技术溅射法 第四章 化学气相沉积 第五章 分子束外延 第六章 湿化学制备方法,教学及参考教材,1 . 叶志镇编，半导体薄膜技术与物理， 浙江大学出版社，2011年出版 2. 唐伟忠，薄膜材料制备原理、技术及应用， 冶金工业出版社 ，2005年出版。 2 .杨邦朝，薄膜物理与技术 ， 电子 科技大学出版社，1994年出版。 3 .郑伟涛，薄膜材料与薄膜技术， 化学工业出版社，2004出版。 4. 陈光华，新型电子薄膜材料， 化学工业出版社 2002出版。,薄膜科学的发展历史 薄膜的分类 薄膜科学的研究内容 薄膜科学涉及的领域 薄膜科学中的热点问题,对液体薄膜首先作了正式描写的是美国著名的科学家、作家兼政治家的Benjamin Franklin，1774年的文件： “不超过一茶匙的油，迅即地展开为数平方码，然后很惊人地慢慢扩展，直到抵达在下风处的水池边缘，布满了水池的那个区域，可能有半英亩（1英亩约为4000平方公尺）之广，而表面平滑的像面镜子。”,薄膜科学的发展历史,和液体薄膜相比，固体薄膜的历史较浅短。 最早是1852年德国的化学家本生（Robert Wilhelm Bunsen)和Grove，分别由化学反应和辉光放电（glow discharge）确认了其所产生的固体薄膜。 一般的固体薄膜乃是：把原子或分子状的蒸发粒子沉积（或称蒸镀）在表面平滑的基板表面上所获得。 一般就仅以薄膜来称呼。,一般可能没有特别意识到薄膜的存在。 在日常生活当中，可以见到各式各样的薄膜。 例如，厨房用的铝箔（厚度约0.02mm, 20m）、保鲜膜（厚度约15 m）、保护或装饰物品表面的电镀层或胶膜以及油漆等较厚的膜； 也有像是眼镜、照相机镜片上的防紫外线或是防眩光膜； 最近由于半导体产业的蓬勃发展，IC芯片及各种电子材料、装置上的镀膜等极薄膜。 下雨时车窗上的水膜，或是漂浮在烫汁上面的油膜等，则属于液体薄膜。,薄膜材料由于在微观结构、宏观性能等方面具有特殊性，在科学技术发展和人们日常生活中发挥越来越重要作用。 薄膜材料研究吸引了为数众多的科技工作者，受到各国高技术产业界的广泛关注。 薄膜材料研究已渗透到物理学、化学、材料科学、信息科学乃至生命科学等各个研究领域。 薄膜科学已渐发展为一门多学科交叉的边缘学科。,从人类开始制作陶瓷器皿的彩釉算起，薄膜的制备与应用已有一千多年的发展历史。 从制备技术、分析方法、形成机理等方面系统地研究薄膜材料则起始于二十世纪50年代。 直到二十世纪80年代，薄膜科学才发展成为一门相对独立的学科。 薄膜材料的强大的应用背景、低维凝聚态理论的不断发展和现代分析技术的出现及分析能力的不断提高是促使薄膜科学迅速发展的重要原因。,在信息显示技术中的应用,在信息显示技术中的应用,在信息存储技术中的应用,在日常生活中的应用,在计算机中的应用,随着半导体材料和微电子、光电子高科技的迅速发展，对薄膜材料和器件制备技术及其相关物理知识的了解和研究显得尤为重要。 先进的薄膜生长制备技术是实现优质半导体材料和器件的基础和保证。 从20世纪60年代初外延生长技术被应用在半导体领域以来，新型半导体材料、新型光电器件、超大规模集成电路的研制，促进了薄膜生长技术的发展。半导体薄膜制备技术的高度发展，不仅为新型半导体器件的研制创造了条件，也为半导体理论的进一步发展奠定了基础。,薄膜的分类,薄膜在当今和未来都拥有十分广泛的应用领域，尤其是微电子和光电子领域。 按功能和应用领域分类： 电子薄膜 光学薄膜 硬质薄膜、耐蚀薄膜、润滑薄膜 装饰薄膜 包装薄膜 生物薄膜 其它,电子薄膜,半导体器件与集成电路中使用的导电和介电材料薄膜 超导薄膜 光电子器件中使用的功能薄膜 薄膜敏感元件和固态传感器薄膜 薄膜电阻 薄膜太阳能电池 平板显示器件 薄膜声表面波滤波器 磁记录薄膜和薄膜磁头 静电复印机磁鼓薄膜,光学薄膜,减反膜 反射膜 分光镜和滤光片薄膜 镀膜玻璃 光盘存储介质薄膜 集成光学元件与光波导器件中介质薄膜和半导体薄膜,工程薄膜,硬质薄膜（用于工模具、量具、刀具等） TiN、TiC、TiB2、AlN 耐蚀薄膜 化工容器耐蚀非晶镍膜、微晶不锈钢薄膜、涡轮发动机叶片抗热蚀薄膜等。 润滑薄膜 用于真空、高温、低温、辐射等特殊场合的MoS2、MoS2-Au、 MoS2-Ni等固体润滑薄膜,装饰薄膜,广泛用于灯具、玩具、汽车等交通工具；家用电器、钟表、工艺美术、日用小商品等。,包装薄膜,镀铝纸（香烟）、镀铝涤纶薄膜（食品、糖果、茶叶、咖啡等）,薄膜科学的研究内容,薄膜生长理论和薄膜制备技术； 薄膜的结构、成分和微观状态； 薄膜的宏观特性及其应用； 薄膜的研究方法； 薄膜研究是以薄膜制备为起点的，因此，薄膜生长理论和薄膜制备技术是薄膜材料研究的基础。,薄膜科学涉及的领域,涉及材料学、化学、物理化学、表面物理学、凝聚态物理学、电子学等内容。 界面和表面结构 薄膜的缺陷和固体扩散 薄膜的成核和生长 薄膜表面动力学 薄膜反应、界面扩散和界面迁移 薄膜物理性能,薄膜科学中的热点问题,薄膜成长的过程与影响因素 蒸镀技术热蒸镀、电子束蒸镀、离子束辅助蒸镀、分子束薄膜成长 溅镀技术DC溅