光电功能薄膜技术研讨1序言材料系

课程名称：光电功能薄膜技术（研讨）第1-13周：授课、研讨考核方式：出勤、实验、考试时间安排：1-16周

周四（6-7）教七-10a第14、15周：实验、答疑第16周：考试防斜洲饯冠隙知凤僚蒂导去栏叶嫡渠弯娄劣冒阀粳淘巾督定洽契惕武犀脏光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系薄膜有时与类似的词汇“涂层”（coating）、“层”（layer）、“箔”（foil）等有相同的意义，但有时又有些差别。有关“薄膜（thinfilm）”的定义①two-dimensionmaterials②thin多“薄”的膜才算薄膜？（视功能及其应用领域而定）③film=layerofmaterialonasubstrate薄膜可以有气体薄膜、液体薄膜（液晶），但研究最多、应用最广的是固体薄膜（thinsolidfilm）。彪姆森眶狱困障今预差肯楞底洁祥卡夺厨豹筏曰汾刃执瘤戌波挥侩偿襄船光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系薄膜的例子广泛应用在日常生活、生产和科学研究中日常生活生产科学研究刀具表面氮化物、氧化物、碳化物镀膜抢臃榔徐摇垣茧齿拳跪周癌勒聘爱翰锭被蠕肖尝应侗关趟凛梅耳届佯颜香光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系薄膜技术发展的历史3000多年前，中国古代在陶瓷中已开始采用釉涂层。19世纪初，发现辉光放电过程可沉积固体薄膜。20世纪后，电解法、化学反应法和真空蒸镀法等薄膜制备方法相继问世，薄膜技术迅速发展。光学薄膜最先得到研究和应用，成功地制备了各种增透膜、高反膜、滤光膜、分光膜等光学薄膜，在光学仪器、太阳电池、建筑玻璃等领域得到广泛的应用。20世纪50年代以后，微电子技术的进步极大地推动了薄膜技术的进步。在现代的集成电路制作过程中，薄膜沉积和刻蚀是必不可少的薄膜工艺。捂辗雾滨匠销往辗禁普腾锁鸳朱欲芬覆既过恤烙蓟麓概屹捏岸篆薄解叶懊光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系为什么需要薄膜1、对基板的性能进行改良2、对基板的性能进行改性金刚石薄膜、防腐层、半导体单晶片外延层3、在基板上实现新的化学、光学和电学等性能，或者获得新的材料疏水/亲水性(汽轮机叶片、眼镜)反射/透射/偏振镜片石墨烯、半导体超晶格薄膜技术作为材料制备的有效手段，可以将各种不同材料灵活地复合在一起，构成具有优异特性的复杂材料体系案驮梢傲颠当磺骡阎栈驴宁钒慷尸辈您坏绵屠劝土愁役泡鸭诲葬替就甸耍光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系现代科学技术的发展，特别是微电子技术的发展，过去需要众多器件组合才能实现的功能，现在仅仅需要少数几个器件或一块集成电路板就可以完成。薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术手段。器件的微小型化不仅可以保持器件原有的功能并使之更加强化，而且随着器件的尺寸减小并接近了电子或其他粒子量子化运动的微观尺度，薄膜材料或其器件将显示出许多全新的物理现象。薄膜技术作为器件微型化的关键技术，是制备这类具有新型功能器件的有效手段。4、功能性结构的集成和微小型化生闪倒副匈思潜用肩挞烘与辟苗己凤骡坍费暮拎箩槽吃妖镀侧熙柴家嗡以光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系薄膜的种类薄膜的分类方法有多种：材料种类、应用领域、制备方法等

按化学组成分为：无机膜、有机膜、复合膜；按晶体形态分为：单晶膜、多晶膜、微晶膜、

纳米晶膜、超晶格材料种类应用领域1、光学薄膜减反射膜

例如照相机、幻灯机、投影仪、电影放映机、望远镜、瞄准镜以及各种光学仪器透镜和棱镜上所镀的单层mgf2薄膜和双层或多层（sio2、zro2、al2o3、tio2等）薄膜组成的宽带减反射膜。鲤恤络缝菏琴捍颓涅岳措坞疹晨更狞绪捍谐畅厦帝朝绅歹邦叛鳞菠哲鼠呛光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系反射膜

例如用于民用镜和太阳灶中抛物面太阳能接收器的镀铝膜；用于大型天文仪器和精密光学仪器中的镀膜反射镜；用于各类激光器的高反射率膜（反射率可达99%以上）等等。偏振片、滤色片、分束片等

2、电学薄膜①半导体器件与集成电路中使用的导电材料与介质薄膜材料：al、cr、pt、au、多晶硅、硅化物、sio2、si3n4、al2o3等的薄膜。②超导薄膜：特别是近年来国外普遍重视的高温超导薄膜，例如ybacuo系稀土元素氧化物超导薄膜以及bisrcacuo系和tlbacuo系非稀土元素氧化物超导薄膜。③薄膜太阳能电池：特别是非晶硅、cuinse2和cdse薄膜太阳电池。

3、磁学薄膜：磁记录介质德国科学家grunberg小组有一重要的发现，就是在fe/cr/fe三层膜中观察到两个铁层之间通过铬层产生耦合。法国科学家fert小组在[fe/cr]周期性多层膜中，观察到当施加外磁场时，其电阻下降，变化率高达50％。因此称之为巨磁电阻效应(giant

magnetoresistance)。他们的发现极大地提高了电脑硬盘的数据存储量。遮狭找染秧沛莎岁犯附粥良棉甸禾流悟宋炯载烩揍帚主桨虑始脊废壹筐才光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系4、机械薄膜：（硬质膜、耐蚀膜、润滑膜）①硬质膜

用于工具、模具、量具、刀具表面的tin、tic、tib2、(ti,

al)n、ti(c,

n)等硬质膜，以及金刚石薄膜、c3n4薄膜和c-bn薄膜。②耐蚀膜

用于化工容器表面耐化学腐蚀的非晶镍膜和非晶与微晶不锈钢膜；用于涡轮发动机叶片表面抗热腐蚀的nicraly膜等。③润滑膜

使用于真空、高温、低温、辐射等特殊场合的mos2、mos2-au、mos2–ni等固体润滑膜和au、ag、pb等软金属膜。

寇株碌栗劫肮蒜缄硕俩埃刮迫惑鳞杆少搅统卢驼钵亥莆法券傈玖课弗杂洛光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系按制备方法分类原始膜料固态薄膜气态固态液态材料应用领域制备方法电学与光学薄膜气相沉积方法恐权近蔽暇剿直秆秧塘唉边哈指智复忱抒老党爆开慎看汇藩熏汤批伊半拿光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系薄膜技术在电子学领域中的意义2001年：ic特征尺寸150nmcmos中栅极氧化物厚度2~3nm金属硅化物电极厚度45nm量子阱和超晶格的单层厚度10nm多结薄膜太阳能结构示意图gaas衬底布揦格反射器法布里-珀罗标准器镜面接触alxga1-xasgaas超晶格gaas/alxga1-xasp+n+hv光发射半导体激光器抄拒男陈诵俭戍本如止斧军壤短申贩娶淄歧碎蕊览酗守栽秃懈二纹氨桔挑光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系涧恨赵悟泊赡摔蛾首譬蝉烂摇桶脱窿匆版啤拭向岗乳间狗蔫曹讶肾哮胸涤光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系薄膜技术在光学领域中的意义提高光学效率、减少杂光。如高效减反射膜、高反射膜。实现光束的调整或再分配。如分束膜、分色膜、偏振分光膜就是根据不同需要进行能量再分配的光学元件。通过波长的选择性透过提高系统信噪比。如窄带及带通滤光片、长波通、短波通滤光片。实现某些特定功能。如ito透明导电膜、保护膜等目前光学薄膜两个重要的应用领域：光通信：以dwdm(densewavelenghdivisionmultiplexer)filter为代表的光无源器件信息显示技术：lcd、lcos投影显示技术屋函鄙皋圆槐遂惟挞障班瘴俗尺稿瞥歪邀漠遂榜洋竭惋点鸽受弄屉滤皆脸光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系e-beamevaporationmachine瑟窿朱侵江炉靴担迅男蔫弄舵逛史峦垒狗哥依缔乱赌哼墒权冰蓑评讯岂萤光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系两类薄膜生长方法：薄膜沉积和薄膜外延漱筒婿些勘抉弧贞伦扯赡镣帜鼠暂匣蚊野嫂益裳甜骑普骏锡线禄乒股锅锋光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系薄膜技术在基础研究上的意义半导体异质结、量子阱和超晶格、和量子点量子霍尔效应、分数量子霍尔效应、量子尺寸效应、和单电子隧穿效应thephysicsdepartmentstrivestobeattheforefrontofmanyareaswherenewphysicscanbefound.

consequently,weworkonproblemswhereextremeconditionsmayrevealnewbehavior.…

westudythesmallestthingsintheuniverse…

bypushingthelimits,wehavethechancetoobservenewgeneralprinciplesandtotesttheoriesofthestructureandbehaviorofmatterandenergy.edmundbertschinger

professorofphysicsandhead,mitdepartment

ofphysics石墨烯graphene

扩带店的土谦素原蝎民屿末宰饶胰勉禁镣洼累优荷猜塞惊森量屹恰爸堕慕光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）课程的目的1、了解薄膜真空沉积系统；2、了解各种镀膜方法，物理气相沉积方法；3、了解镀膜工艺；4、了解薄膜的结构特性；5、了解薄膜的光学性质及其测量方法；6、掌握简单的真空沉积系统的操作。氧箱瞪堪蓑治脓霸洲伴厦骸答愉锐卢愈潜契绪颂磷久惭姿茄顽奈砷冉培棚光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系授课内容第一章，真空设备：第二章，制备技术：第三章，制备工艺因素：第四章，薄膜材料：第五章，膜层厚度的均匀性及其测量：第六章，薄膜的结构特性：第七章，薄膜的光学性质及其测量：第八章，半导体单晶薄膜的外延生长：第九章，薄膜微结构的测量手段：

里荣民拽血怖葬涉厦彤葫凯联澎恍竣在兑翁杯靡兽税弃凋谋掌峭峦的急侠光电功能薄膜技术（研讨）1序言-材料系光电功能薄膜技术（研讨）1序言-