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考虑某种材料构成的非常薄的薄膜，在这种情 况下薄膜的两个表面彼此靠得非常近 ，因而 会对该材料内部的物理性质和过程带来决定性影 响，这些物理性质和过程绝然不同于块状材料。 薄膜两表面之间距离的减小及相互作用，会导致出 现种种全新的现象。 此外，当材料的一个尺度减至仅有几个原子层的量 级时，会形成一个介于宏观系统和分子系统之 间的一种中间系统 ，这样便提供了一种研究各 种物理过程微观物理性质的办法。 这就是为什么薄膜会引起许多物理学家的注意，而 产生了一个专门研究薄膜的物理学分支，并发展了 与此相关的一些工艺学分支的理由。
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近半个世纪来，科学和生产发展的事实说 明，电子学的发展深刻地影响着当今社会 的各个领域。而在电子学的发展中，起重 要作用的是在理论研究的指导下，关键性 新器件和新材料的制造。例如①上世纪30 年代的电子管，②50年代的晶体管，③70 年代的集成电路，都给科学、技术和人类 社会以巨大的推动和影响。
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小型电子设备发展的另一推动力是电子计算机的 发展，在电子计算机变得越来越复杂的同时，要 求元件有最高的可靠性和尽可能小的尺寸。 薄膜不仅可用来连接分立元件，而且其本身也可 作为有源元件和无源元件，由此开辟了新的超小 型化集成电路的可能途径。这种应用利用了如下 的事实，从宏观的观点来看元件中的一个尺度大 小几乎是零，元件的厚度只由薄膜淀积其上的基 片厚度决定。 目前已成功生产用半导体工艺制备的、将薄膜无 源元件和薄膜有源元件组合起来的混合电路，以 及带有场效应晶体管的纯薄膜的集成电路（IC） 也已出现。
电子学。Beetz用薄膜元件研究过磁现象， 从理论和实践观点来看，这项工作开辟了 一条大有希望的途径。
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对液体表面张力
的研究已发展到对液体表面上有机物的单 分子层的研究；这对于各种生物化学和生 理学过程的研究都是重要的。
有机物薄膜表面力
的研究在磨擦力学中也起到一定的作用。
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究竟 “ 薄 ” 至何等尺度方可以认为是薄膜这 一问题现在尚无法做出确切回答。 一般可以认为， 这一尺度取决于出现特定 异常现象时的厚度 ，但是它又会因不同的 物理现象而不同。 实际上薄膜物理和工艺只研究厚度在 十分 之几纳米到几个微米之间的薄膜。
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第3节 薄膜的物理现象
中文期刊
中国科学 科学通报 功能材料 功能材料与器件学报 红外与毫米波学报 激光与红外 半导体学报 半导体光电 稀有金属材料与工程
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英期刊
Thin Solid Films Surface Science Surface and Coatings Technology Applied Surface Science Advanced Materials Journal of Vacuum Science and Technology, B: Surface and films Journal of Electronic Materials Materials Chemistry and Physics Nature
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第12章 薄膜材料及其特征 第13章 薄膜测试技术 第14章 薄膜技术应用
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绪论
第1节 薄膜研究的历史
一千多年以前， → 制作陶瓷器皿表面的彩釉， 就是贵金属薄膜的制备和应用 17世纪后半叶，→ 观察薄膜产生的干涉颜色 18世纪中业， → 通过化学沉积、辉光放电沉积， 制备了固体薄膜 ◙当时引起人们兴趣的 → 另一种薄膜是漂浮在水 面上的油膜，这是一层极薄的有机分子膜。 Franklin 最早计算了一滴 2ml 油在水面上扩展的 面积可达到2000m2的一层油膜，这个膜的厚度约 为1nm，这是一个单分子层膜
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第一章 绪论
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第二章 真空技术基础
2.1 真空的基本知识 2.2 稀薄气体的基本性质 2.3 真空的获得 2.4 真空的测量 2.5 实用真空系统
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第三章 气体放电和低温等离子体
3.1 低温等离子体 3.2 低气压气体放电 3.3 气体的激发和电离 3.4 气体放电的基本特点 3.5 辉光放电的特性 3.6 弧光放电的特性
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薄膜干涉提供了精确测量薄膜厚度的一种手段， 并在光学和其它领域中得到了应用 。光学薄膜是
属于同一时期的还有Jamin和Magnus有关
蒸气和气体在固体材料表面上凝聚的研究 工作 ，这表明了 吸附膜 的重要性以及它与 化学表面过程(例如催化作用)的联系。覆盖 着氧化物薄膜的铝电极的整流效应也已发 现 (Pollak, Graetz) ，这表明薄膜可应用于
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现代超大规模集成电路要求研究亚微米和 纳米的薄膜制备技术，和利用亚微米、纳 米结构的薄膜制造各种功能器件。这类薄 膜包括单晶薄膜，超微粒子薄膜，小晶粒 的多晶薄膜，非晶薄膜和有机分子膜。当 制备分子器件时，尺寸还要缩小。这些器 件的制造要求人们懂得物理、化学、电子 学和生物学等科学知识。这是科学技术发 展的趋势，因此我们必须适应这种发展形 势，扩展我们的知识领域，加强学科的横 向联系。
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第六章 离子镀膜法
6.1 6.2 6.3 6.4 离子镀原理 离子镀的特点 离子轰击的作用 离子镀的类型
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第七章 化学气相沉积
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 化学气相沉积的基本原理 化学气相沉积的特点 CVD方法简介 低压化学气相沉积 等离子体化学气相沉积 金属有机化学气相沉积
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自上世纪七十年代，薄膜技术与薄膜材料 突飞猛进发展 → 成为当代真空科学与技术 和材料科学中最活跃研究领域 → 在高新技 术产业中具有举足轻重作用。 在近 20 年，薄膜科学迅速发展，在 制备技 术 、 分析方法 、 结构观察 和 形成机理 等方 面的研究都包含了极其丰富的内容。 努力做到 既能总结薄膜科学最基本的物理 知识 ，又能 反映当前这个学科领域生机勃 勃的发展现状 。为此在绪论中使大家对薄 膜科学有一个概略的了解。
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第八章 分子束外延法
8.1 分子束外延生长的特点 8.2 分子束外延的装置 8.3 分子束外延的原理和方法
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第九章 薄膜形成过程与生长模式
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 薄膜的凝结过程 核形成与生长 薄膜的形成过程和生长模式 溅射薄膜的形成过程 薄膜的外延生长 薄膜形成过程的计算机模拟
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薄膜科学就是开发新材料和新器件非常重 要的领域。上世纪70年代迅速发展起来的 表面科学，也是物理学中的一个新兴重要 分支。表面科学所研究的范围通常是材料 表面几个至几十个原子层，这个范围内的 原子和电子结构与块体内部有较大差别。
十nm到几十µm。
若涉及到原子层数量更大一些，但表面和 界面特性仍起重要作用的范围，这就是薄 膜科学所研究的范围。这个范围通常是几
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第2节 薄膜的物理概念
物体的 特征性质 常常是指 它的单位体积所
具有的性质，即假定这些物理性质与体积 无关 ，只要物体的大小 “ 正常 ” ，即大致处
于宏观范围内，那么上述假定就是合理 的； 但是，一旦一个尺度变得很小， 致使表面 与体积的比值大大增加，上述假定便不再 成立。
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学习目的和基本要求
掌握真空及薄膜的物理基础，对真空、气体放 电、离子溅射、薄膜生长等有较深入的了解； 掌握真空蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、分 子束外延基本工艺，对薄膜技术有全面了解； 重点了解几种薄膜材料，对各种类型薄膜材料 的制备、结构、性能及应用有系统的了解。 能够使用薄膜材料的设备，分析多种类型薄膜 的性能，并具备制备新材料的能力。
3. 1 光学现象
与薄膜有关的最显而易见现象是光学现象，特别 是平常能观察到的干涉色现象。 例如：漂浮在水面或潮湿路面上的油膜的干涉颜 色。十七世纪后半叶，发现和解释Boyle, Hooke 和 Newton 等人。二百年后， Jamin ， Fizeau 和 Quincke 等人的测量工作及 Drude 的理论研究推 动了薄膜光学的发展。 最早被深入研究的薄膜。随着光学透镜的发展， 各种 增透膜、减反射膜、滤光膜、分光膜等精确 地制备、监测和分析。
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在 大块物体中 ，许多力作用在一给定的粒 子(原子、电子)上。在晶体中，力具有周期 性；但 在无定形材料 中，由于至多只存在 着短程有序性，力不再具有周期性；不过 在以上两种情况下，粒子在各个方向上都 受到力作用。 考虑表面区域，则这些力就会在表面中 断，作用在表面上的粒子上的力不同于作 用在体内的粒子上的力，主要的差别是前 者具有明显的 非对称性 。因此，表面的能 态与内部的能态迥然不同，所以我们就说 存在着表面能态。
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第10章 薄膜的结构与缺陷
10.1 薄膜的结构 10.2 薄膜的缺陷 10.3 薄膜结构与组分的分析方法
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第11章 薄膜的原子结构和电子结构
11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 单晶表面的原子结构 单晶表面的电子结构 表面态和表面空间电荷层 表面位垒和电子亲和势 表面吸附对电子结构的影响
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第四章 真空蒸发镀膜法
4.1 真空蒸发原理 4.2 蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 4.3 蒸发源的类型 4.4 合金及化合物的蒸发 4.5 膜厚和淀积速率的测量与监控
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