纳米薄膜制备及性能学习教案

1、会计学1纳米薄膜制备纳米薄膜制备(zhbi)及性能及性能第一页，共82页。薄膜的开发和应用更是日新月异，十分引人注目。第1页/共82页第二页，共82页。第2页/共82页第三页，共82页。第3页/共82页第四页，共82页。第4页/共82页第五页，共82页。第5页/共82页第六页，共82页。第6页/共82页第七页，共82页。第7页/共82页第八页，共82页。第8页/共82页第九页，共82页。块状材料块状材料(cilio) (靶材靶材)扩散扩散(kusn)、吸、吸附、凝结成薄膜附、凝结成薄膜物质输运物质输运能量输运能量输运能量能量衬底衬底第9页/共82页第十页，共82页。第10页/共82页第十一页，

2、共82页。第11页/共82页第十二页，共82页。第12页/共82页第十三页，共82页。虽然结合的初始阶段很快，但是结合以后，在一个相当长的时间以内，新岛继续改变着它的形状在其初几秒内，由于结合，在基片上的覆盖面积减小，而后又逐渐增大在结合之初，为了(wi le)降低表面能，新岛的面积减小，高度增大根据基片，小岛的表面能和界面能，小岛将有一个最低能量沟形，该形状具有一定的高径比第13页/共82页第十四页，共82页。SubstrateClustersFluxSubstrate大鱼吃小鱼！大鱼吃小鱼！rp2第14页/共82页第十五页，共82页。第15页/共82页第十六页，共82页。第16页/共82页

3、第十七页，共82页。第17页/共82页第十八页，共82页。第18页/共82页第十九页，共82页。第19页/共82页第二十页，共82页。加热加热(ji r)丝、舟或坩埚丝、舟或坩埚衬底架衬底架玻璃玻璃(b l)钟罩钟罩真空泵真空泵厚度监控仪厚度监控仪充气管道充气管道反应气体管道反应气体管道衬底衬底Plume第20页/共82页第二十一页，共82页。仪器仪器(yq)内部结构内部结构第21页/共82页第二十二页，共82页。加热加热(ji r)丝丝加热加热(ji r)舟舟坩埚坩埚盒状源（盒状源（Knudsen Cell）第22页/共82页第二十三页，共82页。第23页/共82页第二十四页，共82页。第2

4、4页/共82页第二十五页，共82页。一单原子层是否已经排满，而另一层是否已经开始生长。第25页/共82页第二十六页，共82页。Frank-van der Merve ModeLayer by Layer ( 2D )衬底衬底衬底衬底衬底衬底Stranski-Krastanov ModeLayer Plus Island Growth( 2D-3D )Volmer-Weber ModeIsland Growth ( 3D )薄膜生长中服从薄膜生长中服从(fcng)的物理原理的物理原理总能量总能量(nngling)必须最小化：表面自由能必须最小化：表面自由能+位错位错能能+应变能应变能第26页/共

5、82页第二十七页，共82页。第27页/共82页第二十八页，共82页。第28页/共82页第二十九页，共82页。第29页/共82页第三十页，共82页。+真空真空(zhnkng)靶材固体靶材固体(gt)溅射粒子溅射粒子（离子或中性粒子）（离子或中性粒子）注入离子注入离子渗透深度渗透深度入射离子入射离子第30页/共82页第三十一页，共82页。第31页/共82页第三十二页，共82页。入射离子数平均出射原子数Y依赖下面几个依赖下面几个(j )因素因素: 第32页/共82页第三十三页，共82页。第33页/共82页第三十四页，共82页。第34页/共82页第三十五页，共82页。第35页/共82页第三十六页，共8

6、2页。这种装置的最大优点是结构简单，控制方便。缺点有：在工作压力较高时膜层有沾污；沉积(chnj)速率低，不能镀l0um以上的膜厚；由于大量二次电子直接轰击基片，使基片升温过高。第36页/共82页第三十七页，共82页。第37页/共82页第三十八页，共82页。第38页/共82页第三十九页，共82页。蓝色辉光，形成(xngchng)一个光环，处于光环下的靶材是被离子轰击最严重的部位，会溅射出一条环状的沟槽。环状磁场是电子运动的轨道，环状的辉光和沟槽将其形象地表现了出来。第39页/共82页第四十页，共82页。 磁控溅射靶的溅射沟槽一旦穿透靶材，就会导致整块靶材报废，所以靶材的利用率不高，一般(ybn

7、)低于40，这是磁控溅射的主要缺点。 第40页/共82页第四十一页，共82页。第41页/共82页第四十二页，共82页。第42页/共82页第四十三页，共82页。第43页/共82页第四十四页，共82页。第44页/共82页第四十五页，共82页。第45页/共82页第四十六页，共82页。第46页/共82页第四十七页，共82页。第47页/共82页第四十八页，共82页。第48页/共82页第四十九页，共82页。第49页/共82页第五十页，共82页。第50页/共82页第五十一页，共82页。第51页/共82页第五十二页，共82页。第52页/共82页第五十三页，共82页。第53页/共82页第五十四页，共82页。第5

8、4页/共82页第五十五页，共82页。第55页/共82页第五十六页，共82页。第56页/共82页第五十七页，共82页。第57页/共82页第五十八页，共82页。第58页/共82页第五十九页，共82页。第59页/共82页第六十页，共82页。第60页/共82页第六十一页，共82页。第61页/共82页第六十二页，共82页。第62页/共82页第六十三页，共82页。第63页/共82页第六十四页，共82页。第64页/共82页第六十五页，共82页。第65页/共82页第六十六页，共82页。第66页/共82页第六十七页，共82页。第67页/共82页第六十八页，共82页。第68页/共82页第六十九页，共82页。第69

9、页/共82页第七十页，共82页。使Langmuir 膜转移到经过处理的基片上，可借助(jizh)传统的垂直转移沉积法，即在恒定膜压和拉膜速度下垂直拉起可制备多层Y-型L-B 膜；亦采用水平接触法，即把基片置于与亚相水面平行位置，缓慢下放基片，使与亚相水面上分子膜刚好接触，则分子膜就被转移吸附到基片上，提升再下降，如此重复操作亦可得到L-B 膜。第70页/共82页第七十一页，共82页。第71页/共82页第七十二页，共82页。材料(n m ci lio)很容易产生光学非线性效应。第72页/共82页第七十三页，共82页。Au含量的增加(增加纳米(n m)Au颗粒的数量)，电阻不但不减小，反而急剧增加。尺寸的因素在导体和绝缘体的转变中起着重要的作用。有一个临界尺寸的问题，当金属颗粒的尺寸大于临界尺寸时，将遵守常规电阻与温度的关系；当金属的粒径小于临界尺寸时，它就可能失掉金属的特性。第73页/共82页第七十四页，共82页。第74页/共82页第七十五页，共82页。当传导电子自旋与局域磁化矢量平行时，散射小，反平行时散射大。理论与实验都已表明，颗粒膜的巨磁阻效应与磁性颗粒的直径呈反比关系，要在颗粒膜体系中显示出巨磁阻效应，必须使颗粒尺寸及其间距(jin j)小于电子平均自由程。第75页/共82