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薄膜的制备技术
气相沉积法
薄
膜
的
本课程所要介绍的
制
制膜方法
备
技
术
溶液镀膜法
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气相沉积法
气
物理气相沉积法 (PVD)
相
沉
积
法
化学气相沉积法 (CVD)
真空蒸发镀膜法 溅射镀膜法 分子束外延镀膜法 激光蒸发镀膜法 离子镀膜法 离子束辅助沉积
APCVD LPCVD PECVD L-CVD
共有化电子的运动状态 —— 假定原子实处在其平衡 位置，把原子实偏离平衡位置的影响看成微扰。
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本科程的研究对象
在固体表面（基片或衬底）上 镀一层与基材不同的薄膜材料。
利用固体本身生成与基体不同 的材料。
基片上的固态薄膜
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薄膜（thin film）
薄膜这个词是随着科学和技术的发展而自然 出现的，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。
相界：固体材料中成分、结构不同的两相之间的 界面。
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薄膜的结构特征
从基本理论上看，把块状固体理论的结论硬往 薄膜上套用，是不全面的。
薄膜结构中的原子排列都存在一定的无序性和 一定的缺陷态。
而块状固体理论是以原子周期排列为基本依据， 电子在晶体内的运动服从布洛赫定理，电子迁 移率很大。
薄膜与块体一样，可以是单晶、多晶、 微晶、纳米晶、多层膜、超晶格膜等。
也可以是均相的或非均相的，对称的或 非对称的，中性的或荷电的。
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超晶格材料
超晶格（superlattice），或称为：超点阵；超结构 （superstructure）。指固溶体发生有序化转变后不同种原 子在晶格中呈有秩序排列的晶体结构。
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本课程的参考书
蔡珣，石玉龙，周建.现代薄膜材料与技术.上海： 华东理工大学出版社，2007。
陈光华，等.新型电子薄膜材料.北京：化学工业 出版社，2002。
唐伟忠.薄膜材料制备原理、技术及应用.北京： 冶金工业出版社，2003。
郑伟涛，等.薄膜材料与薄膜技术. 北京：化学工 业出版社，2004。
但在薄膜材料中，由于无序性和薄膜缺陷态的 存在，电子在晶体中将受到晶格原子的散射， 迁移率变小（除部分近单晶薄膜外），将使薄 膜材料的电学、光学、力学等性能受到很大影 响。
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布洛赫定理——能带理论
能带理论 是单电子近似的理论 —— 把每个电子 的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动。
能带理论的出发点 —— 固体中的电子不再束缚于 个别的原子，而是在整个固体内运动 ___ 共有化电 子。
1970年，美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的 概念。他们设想如果用两种晶格匹配很好的半导体材料交 替地生长周期性结构，每层材料的厚度在100nm以下，如 图所示，则电子沿生长方向的运动将会产生振荡，可用于 制造微波器件。他们的这个设想两年以后在一种分子束外 延设备上得以实现。
超晶格材料：两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄 层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定 形式的层状精细复合材料。7Fra bibliotek溶液镀膜法
电沉积法
溶
液
阳极氧化法
镀
膜
溶胶-凝胶法
法
LB膜的制备
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薄膜材料的合成：可用各种单质元素及 无机化合物或有机材料来制作膜，也可 用固体、液体或气体物质来合成薄膜。
薄膜是不同于通常的气态、液态、固态 和等离子体态的一种新的凝聚态物质， 可为气相、液相和固相或是它们的组合。
《薄膜材料》课程简介
课程号-课序号：03042801-0 英文名称：Thin film materials 学时与学分：32学时，2学分 课程简介：
第一章 绪论 第二章 真空技术基础 第三章 薄膜制备的物理方法 第四章 薄膜制备的化学方法 第五章 薄膜的生长过程和薄膜结构 第六章 薄膜材料的表征方法
中国期刊全文数据库或维普科技期刊全文数据库， 外文期刊（关键词：薄膜，thin films）。
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考试方式
平时听课和课堂提问10分。 自选一个新型薄膜材料的题目，写一篇
5000字左右的综述性论文，需参考5~7篇 文献（至少有3篇外文文献），最后报告 每人10分钟，讨论5分钟（口头报告10分， 书面论文10分) 。 期末考试笔试70分。
薄膜是指尺度在某个一维方向远远小于其他 二维方向，厚度可从纳米级到微米级的材料。
常常用厚度对薄膜加以描述。通常把膜层无 基片而能独立成形的厚度作为薄膜厚度的一 个大致的标准，规定其厚度约在1m左右。
有时把厚度为几十微米的膜层也称为薄膜。
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从表面科学的角度来说，薄膜物理研究的范围通 常是涉及材料表面几个至几十个原子层，在这个 范围内的原子和电子结构与块体内部有较大差别。
薄膜的制备，绝不是将块体材料（如金属）压薄 而成的，而是通过特殊方法（物理气相沉积PVD、 化学气相沉积CVD）制备的。
在真空薄膜沉积过程中，可以看成是原子量级的 铸造工艺，它是将单个原子一个一个地凝结在衬 底表面上（成核、生长）形成薄膜。
薄膜的原子结构类似于它的块状形式，但也发生 了很大变化，不仅存在多晶、表面、界面结构缺 陷态及结构的无序性，而且还有薄膜同衬底的粘 附性等问题。
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第一章 绪 论
§1.1 薄膜的定义及特性 §1.2 薄膜材料研究现状及其应用
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§1.1 薄膜的定义及特性
薄膜的历史，要追溯到一千多年以前。 近30年来，真正作为一门新型的薄膜科
学与技术。 目前，薄膜材料已是材料学领域中的一
个重要分支，它涉及物理、化学、电子 学、冶金学等学科，在国防、通讯、航 空、航天、电子工业、光学工业等方面 有着特殊的应用，逐步形成了一门独特 的学科“薄膜学”。
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几个概念
相：系统中具有同一凝聚状态，同一晶体结构和 性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
界面：在一定温度和压力条件下，两个不同相之 间的交界面。如固-固、固-液、固-气界面。
表面：固体材料与气体或液体间的分界面，它具 有与固体内部不同的独特的物理和化学特性。
晶界：多晶材料中，成分、结构相同而取向不同 的晶粒之间的界面。