光電功能薄膜技術(shù)研討1序言材料系

課程名稱：光電功能薄膜技術(shù)（研討）第1-13周：授課、研討考核方式：出勤、實(shí)驗(yàn)、考試時(shí)間安排：1-16周

周四（6-7）教七-10a第14、15周：實(shí)驗(yàn)、答疑第16周：考試防斜洲餞冠隙知鳳僚蒂導(dǎo)去欄葉嫡渠彎婁劣冒閥粳淘巾督定洽契惕武犀臟光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系薄膜有時(shí)與類似的詞匯“涂層”（coating）、“層”（layer）、“箔”（foil）等有相同的意義，但有時(shí)又有些差別。有關(guān)“薄膜（thinfilm）”的定義①two-dimensionmaterials②thin多“薄”的膜才算薄膜？（視功能及其應(yīng)用領(lǐng)域而定）③film=layerofmaterialonasubstrate薄膜可以有氣體薄膜、液體薄膜（液晶），但研究最多、應(yīng)用最廣的是固體薄膜（thinsolidfilm）。彪姆森眶獄困障今預(yù)差肯楞底潔祥卡奪廚豹筏曰汾刃執(zhí)瘤戌波揮儈償襄船光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系薄膜的例子廣泛應(yīng)用在日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中日常生活生產(chǎn)科學(xué)研究刀具表面氮化物、氧化物、碳化物鍍膜搶臃榔徐搖垣繭齒拳跪周癌勒聘愛翰錠被蠕肖嘗應(yīng)侗關(guān)趟凜梅耳屆佯顏香光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系薄膜技術(shù)發(fā)展的歷史3000多年前，中國古代在陶瓷中已開始采用釉涂層。19世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)輝光放電過程可沉積固體薄膜。20世紀(jì)后，電解法、化學(xué)反應(yīng)法和真空蒸鍍法等薄膜制備方法相繼問世，薄膜技術(shù)迅速發(fā)展。光學(xué)薄膜最先得到研究和應(yīng)用，成功地制備了各種增透膜、高反膜、濾光膜、分光膜等光學(xué)薄膜，在光學(xué)儀器、太陽電池、建筑玻璃等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)50年代以后，微電子技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了薄膜技術(shù)的進(jìn)步。在現(xiàn)代的集成電路制作過程中，薄膜沉積和刻蝕是必不可少的薄膜工藝。捂輾霧濱匠銷往輾禁普騰鎖鴛朱欲芬覆既過恤烙薊麓概屹捏岸篆薄解葉懊光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系為什么需要薄膜1、對基板的性能進(jìn)行改良2、對基板的性能進(jìn)行改性金剛石薄膜、防腐層、半導(dǎo)體單晶片外延層3、在基板上實(shí)現(xiàn)新的化學(xué)、光學(xué)和電學(xué)等性能，或者獲得新的材料疏水/親水性(汽輪機(jī)葉片、眼鏡)反射/透射/偏振鏡片石墨烯、半導(dǎo)體超晶格薄膜技術(shù)作為材料制備的有效手段，可以將各種不同材料靈活地復(fù)合在一起，構(gòu)成具有優(yōu)異特性的復(fù)雜材料體系案馱梢傲顛當(dāng)磺騾閻棧驢寧釩慷尸輩您壞綿屠勸土愁役泡鴨誨葬替就甸耍光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是微電子技術(shù)的發(fā)展，過去需要眾多器件組合才能實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在僅僅需要少數(shù)幾個(gè)器件或一塊集成電路板就可以完成。薄膜技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)器件和系統(tǒng)微型化的最有效的技術(shù)手段。器件的微小型化不僅可以保持器件原有的功能并使之更加強(qiáng)化，而且隨著器件的尺寸減小并接近了電子或其他粒子量子化運(yùn)動(dòng)的微觀尺度，薄膜材料或其器件將顯示出許多全新的物理現(xiàn)象。薄膜技術(shù)作為器件微型化的關(guān)鍵技術(shù)，是制備這類具有新型功能器件的有效手段。4、功能性結(jié)構(gòu)的集成和微小型化生閃倒副匈思潛用肩撻烘與辟苗己鳳騾坍費(fèi)暮拎籮槽吃妖鍍側(cè)熙柴家嗡以光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系薄膜的種類薄膜的分類方法有多種：材料種類、應(yīng)用領(lǐng)域、制備方法等

按化學(xué)組成分為：無機(jī)膜、有機(jī)膜、復(fù)合膜；按晶體形態(tài)分為：單晶膜、多晶膜、微晶膜、

納米晶膜、超晶格材料種類應(yīng)用領(lǐng)域1、光學(xué)薄膜減反射膜

例如照相機(jī)、幻燈機(jī)、投影儀、電影放映機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、瞄準(zhǔn)鏡以及各種光學(xué)儀器透鏡和棱鏡上所鍍的單層mgf2薄膜和雙層或多層（sio2、zro2、al2o3、tio2等）薄膜組成的寬帶減反射膜。鯉恤絡(luò)縫菏琴捍頹涅岳措塢疹晨更獰緒捍諧暢廈帝朝紳歹邦叛鱗菠哲鼠嗆光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系反射膜

例如用于民用鏡和太陽灶中拋物面太陽能接收器的鍍鋁膜；用于大型天文儀器和精密光學(xué)儀器中的鍍膜反射鏡；用于各類激光器的高反射率膜（反射率可達(dá)99%以上）等等。偏振片、濾色片、分束片等

2、電學(xué)薄膜①半導(dǎo)體器件與集成電路中使用的導(dǎo)電材料與介質(zhì)薄膜材料：al、cr、pt、au、多晶硅、硅化物、sio2、si3n4、al2o3等的薄膜。②超導(dǎo)薄膜：特別是近年來國外普遍重視的高溫超導(dǎo)薄膜，例如ybacuo系稀土元素氧化物超導(dǎo)薄膜以及bisrcacuo系和tlbacuo系非稀土元素氧化物超導(dǎo)薄膜。③薄膜太陽能電池：特別是非晶硅、cuinse2和cdse薄膜太陽電池。

3、磁學(xué)薄膜：磁記錄介質(zhì)德國科學(xué)家grunberg小組有一重要的發(fā)現(xiàn)，就是在fe/cr/fe三層膜中觀察到兩個(gè)鐵層之間通過鉻層產(chǎn)生耦合。法國科學(xué)家fert小組在[fe/cr]周期性多層膜中，觀察到當(dāng)施加外磁場時(shí)，其電阻下降，變化率高達(dá)50％。因此稱之為巨磁電阻效應(yīng)(giant

magnetoresistance)。他們的發(fā)現(xiàn)極大地提高了電腦硬盤的數(shù)據(jù)存儲量。遮狹找染秧沛莎歲犯附粥良棉甸禾流悟宋炯載燴揍帚主槳慮始脊廢壹筐才光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系4、機(jī)械薄膜：（硬質(zhì)膜、耐蝕膜、潤滑膜）①硬質(zhì)膜

用于工具、模具、量具、刀具表面的tin、tic、tib2、(ti,

al)n、ti(c,

n)等硬質(zhì)膜，以及金剛石薄膜、c3n4薄膜和c-bn薄膜。②耐蝕膜

用于化工容器表面耐化學(xué)腐蝕的非晶鎳膜和非晶與微晶不銹鋼膜；用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面抗熱腐蝕的nicraly膜等。③潤滑膜

使用于真空、高溫、低溫、輻射等特殊場合的mos2、mos2-au、mos2–ni等固體潤滑膜和au、ag、pb等軟金屬膜。

寇株碌栗劫骯蒜緘碩倆埃刮迫惑鱗桿少攪統(tǒng)盧駝缽亥莆法券傈玖課弗雜洛光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系按制備方法分類原始膜料固態(tài)薄膜氣態(tài)固態(tài)液態(tài)材料應(yīng)用領(lǐng)域制備方法電學(xué)與光學(xué)薄膜氣相沉積方法恐權(quán)近蔽暇剿直稈秧塘唉邊哈指智復(fù)忱抒老黨爆開慎看匯藩熏湯批伊半拿光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系薄膜技術(shù)在電子學(xué)領(lǐng)域中的意義2001年：ic特征尺寸150nmcmos中柵極氧化物厚度2~3nm金屬硅化物電極厚度45nm量子阱和超晶格的單層厚度10nm多結(jié)薄膜太陽能結(jié)構(gòu)示意圖gaas襯底布揦格反射器法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)器鏡面接觸alxga1-xasgaas超晶格gaas/alxga1-xasp+n+hv光發(fā)射半導(dǎo)體激光器抄拒男陳誦儉戍本如止斧軍壤短申販娶淄歧碎蕊覽酗守栽禿懈二紋氨桔挑光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系澗恨趙悟泊贍摔蛾首譬蟬爛搖桶脫窿匆版啤拭向崗乳間狗蔫曹訝腎哮胸滌光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系薄膜技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域中的意義提高光學(xué)效率、減少雜光。如高效減反射膜、高反射膜。實(shí)現(xiàn)光束的調(diào)整或再分配。如分束膜、分色膜、偏振分光膜就是根據(jù)不同需要進(jìn)行能量再分配的光學(xué)元件。通過波長的選擇性透過提高系統(tǒng)信噪比。如窄帶及帶通濾光片、長波通、短波通濾光片。實(shí)現(xiàn)某些特定功能。如ito透明導(dǎo)電膜、保護(hù)膜等目前光學(xué)薄膜兩個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域：光通信：以dwdm(densewavelenghdivisionmultiplexer)filter為代表的光無源器件信息顯示技術(shù)：lcd、lcos投影顯示技術(shù)屋函鄙皋圓槐遂惟撻障班瘴俗尺稿瞥歪邀漠遂榜洋竭惋點(diǎn)鴿受弄屜濾皆臉光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系e-beamevaporationmachine瑟窿朱侵江爐靴擔(dān)迅男蔫弄舵逛史巒壘狗哥依締亂賭哼墑權(quán)冰蓑評訊豈螢光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系兩類薄膜生長方法：薄膜沉積和薄膜外延漱筒婿些勘抉弧貞倫扯贍鐐幟鼠暫匣蚊野嫂益裳甜騎普駿錫線祿乒股鍋鋒光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系薄膜技術(shù)在基礎(chǔ)研究上的意義半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)、量子阱和超晶格、和量子點(diǎn)量子霍爾效應(yīng)、分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、和單電子隧穿效應(yīng)thephysicsdepartmentstrivestobeattheforefrontofmanyareaswherenewphysicscanbefound.

consequently,weworkonproblemswhereextremeconditionsmayrevealnewbehavior.…

westudythesmallestthingsintheuniverse…

bypushingthelimits,wehavethechancetoobservenewgeneralprinciplesandtotesttheoriesofthestructureandbehaviorofmatterandenergy.edmundbertschinger

professorofphysicsandhead,mitdepartment

ofphysics石墨烯graphene

擴(kuò)帶店的土謙素原蝎民嶼末宰饒胰勉禁鐐洼累優(yōu)荷猜塞驚森量屹恰爸墮慕光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）課程的目的1、了解薄膜真空沉積系統(tǒng)；2、了解各種鍍膜方法，物理氣相沉積方法；3、了解鍍膜工藝；4、了解薄膜的結(jié)構(gòu)特性；5、了解薄膜的光學(xué)性質(zhì)及其測量方法；6、掌握簡單的真空沉積系統(tǒng)的操作。氧箱瞪堪蓑治膿霸洲伴廈骸答愉銳盧愈潛契緒頌磷久慚姿茄頑奈砷冉培棚光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系授課內(nèi)容第一章，真空設(shè)備：第二章，制備技術(shù)：第三章，制備工藝因素：第四章，薄膜材料：第五章，膜層厚度的均勻性及其測量：第六章，薄膜的結(jié)構(gòu)特性：第七章，薄膜的光學(xué)性質(zhì)及其測量：第八章，半導(dǎo)體單晶薄膜的外延生長：第九章，薄膜微結(jié)構(gòu)的測量手段：

里榮民拽血怖葬涉廈彤葫凱聯(lián)澎恍竣在兌翁杯靡獸稅棄凋謀掌峭巒的急俠光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-材料系光電功能薄膜技術(shù)（研討）1序言-