薄膜材料與薄膜技術(shù)據(jù)說能看

薄膜材料與薄膜技術(shù)據(jù)說能看第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜制備的真空技術(shù)基礎(chǔ)1薄膜制備的化學(xué)方法2薄膜的生長(zhǎng)過程和薄膜結(jié)構(gòu)4課程主要內(nèi)容薄膜材料的表征方法53薄膜制備的物理方法第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二主要參考書123唐偉忠，薄膜材料制備原理、技術(shù)及應(yīng)用（第2版），冶金工業(yè)出版社，2003；田民波，李正操，薄膜技術(shù)與薄膜材料，清華大學(xué)出版社，2011；蔡珣，石玉龍，周建，現(xiàn)代薄膜材料與技術(shù)，華東理工大學(xué)出版社，2007；第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二教學(xué)形式及考核12分成5個(gè)小組，每組4人共同完成一篇課程論文；針對(duì)特定內(nèi)容，每人一次口頭報(bào)告（10分鐘）英文文獻(xiàn)閱讀：每人針對(duì)一種薄膜制備方法查找一篇文獻(xiàn)，翻譯后講解；3出勤情況和平時(shí)成績(jī)（包括課堂討論、課程論文）占20％；第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜的定義12什么是“薄膜”（thinfilm），多“薄”的膜才算薄膜？“涂層”（coating）、“層”（layer）、“箔”（foil）有相同的意義，但有時(shí)又有些差別。第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜材料的分類12化學(xué)組成：無機(jī)膜、有機(jī)膜、復(fù)合膜；相組成：固體薄膜、液體薄膜、氣體薄膜、膠體薄膜；3晶體形態(tài)：?jiǎn)尉?、多晶膜、微晶膜、納米晶膜、超晶格膜等。第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜材料的分類4薄膜的功能及其應(yīng)用領(lǐng)域：電學(xué)薄膜、光學(xué)薄膜、硬質(zhì)膜、耐蝕膜、潤(rùn)滑膜、有機(jī)分子薄膜、裝飾膜、包裝膜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(guó)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(yáng)能電池：特別是非晶硅、CuInSe2和CdSe薄膜太陽(yáng)電池。

電學(xué)薄膜第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜材料的分類光學(xué)薄膜①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。②反射膜

例如用于民用鏡和太陽(yáng)灶中拋物面太陽(yáng)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。第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜材料的分類硬質(zhì)膜、耐蝕膜、潤(rùn)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(rùn)滑膜

使用于真空、高溫、低溫、輻射等特殊場(chǎng)合的MoS2、MoS2-Au、MoS2–Ni等固體潤(rùn)滑膜和Au、Ag、Pb等軟金屬膜。

第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜材料的分類有機(jī)分子薄膜有機(jī)分子薄膜也稱LB（Langmuir-Blodgett）膜，它是有機(jī)物，如羧酸及其鹽、脂肪酸烷基族和染料、蛋白質(zhì)等構(gòu)成的分子薄膜，其厚度可以是一個(gè)分子層的單分子膜，也可以是多分子層疊加的多層分子膜。多層分子膜可以是同一材料組成的，也可以是多種材料的調(diào)制分子膜，或稱超分子結(jié)構(gòu)薄膜。第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜材料的分類裝飾膜、包裝膜①

廣泛用于燈具、玩具及汽車等交通運(yùn)輸工具、家用電氣用具、鐘表、工藝美術(shù)品、“金”線、“銀”線、日用小商品等的鋁膜、黃銅膜、不銹鋼膜和仿金TiN膜與黑色TiC膜。②用于香煙包裝的鍍鋁紙；用于食品、糖果、茶葉、咖啡、藥品、化妝品等包裝的鍍鋁滌綸薄膜；用于取代電鍍或熱涂Sn鋼帶的真空鍍鋁鋼帶等。

第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二薄膜材料的分類本課程的討論對(duì)象是什么？具有結(jié)構(gòu)/功能特性的固態(tài)薄膜（thinsolidfilms）！第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空與薄膜材料與技術(shù)有何關(guān)系？一、真空技術(shù)基礎(chǔ)薄膜材料制備技術(shù)的基礎(chǔ)！第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二典型薄膜制備系統(tǒng)構(gòu)成一、真空技術(shù)基礎(chǔ)第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的基本知識(shí)一、真空技術(shù)基礎(chǔ)相對(duì)真空：利用外力將一定密閉空間內(nèi)的氣體分子移走，

使該空間內(nèi)的氣壓小于1個(gè)大氣壓現(xiàn)代真空技術(shù)的極限：每cm3空間內(nèi)僅有數(shù)百個(gè)氣體分子

對(duì)應(yīng)氣壓10-11Pa第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的基本知識(shí)一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1.1真空度的單位

主要單位制torr/mmHgPabaratm1torr

(1mmHg)1.333×102

(1.013×105/760)1.333×10-3

(1.013/760)1.316×10-3

(1/760)1Pa7.501×10-3

(760/1.013×105)10-59.869×10-6

(1/1.013×105)1bar7.501×1021059.869×10-11atm760.01.013×1051.013第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的基本知識(shí)一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1.2真空區(qū)域的劃分1）氣體分子的自由程（）：每個(gè)氣體分子在與其它氣體分子連續(xù)2次碰撞之間運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的路程。平均自由程（）：氣體分子自由程的統(tǒng)計(jì)平均值。

式中：

—分子直徑（m）；補(bǔ)充知識(shí)：第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的基本知識(shí)一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1.2真空區(qū)域的劃分補(bǔ)充知識(shí)：2）Knudsen常數(shù)3）真空系統(tǒng)中氣體運(yùn)動(dòng)特征的理論劃分：

粘滯流（層流）

粘滯-分子流

分子流（Knudsen流）Kn<0.010.01

Kn

=0.01~11

Kn>>1第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的基本知識(shí)一、真空技術(shù)基礎(chǔ)P(Pa)10510210-110-310-610-9(m)6.667×10-86.667×10-56.667×10-26.6676.667×1036.667×106尺度數(shù)十nm不到1mcm量級(jí)若干米數(shù)km幾千kmKn<<0.01≥0.01≥1>>1氣體分子流動(dòng)特征粘滯流過渡段分子流氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)大氣狀態(tài)熱運(yùn)動(dòng)劇烈碰撞頻繁粘滯流

分子流分子-分子

與分子-器壁

碰撞幾率相當(dāng)器壁碰撞為主粒子直線飛行分子數(shù)更少分子間無碰撞器壁碰撞幾率也低真空區(qū)域

工程劃分

粗真空低真空高真空超高真空極高真空1.1.2真空區(qū)域的劃分第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的基本知識(shí)一、真空技術(shù)基礎(chǔ)一、基本概念二、為什么需要關(guān)注（意義？）三、吸附的主要機(jī)制四、可能的影響因素1.1.3氣體的吸附及脫附第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)“抽真空”利用各種真空泵把容器內(nèi)的空氣抽出，使其內(nèi)部壓強(qiáng)保持在<1atm的特定壓強(qiáng)范圍！真空泵的分類：第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)氣體輸運(yùn)泵旋片式機(jī)械泵（RotaryPump）單級(jí)：105~1Pa雙級(jí)：105~10-2Pa羅茨泵（BoosterPump/RootsPump）103~10-1Pa油擴(kuò)散泵（DiffusionPump）1~10-6Pa渦輪分子泵（TurbomolecularPump）1~10-8Pa。。。氣體捕獲泵濺射離子泵（IonPump）10-3~10-11Pa鈦升華泵（TitaniumSublimationPump）10-3~10-11Pa低溫冷凝泵（CyroPump）10-4~10-11Pa吸附泵（SorptionPump）102~10-3Pa。。。真空泵的分類及常用工作壓強(qiáng)范圍第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.1旋片式機(jī)械泵（RotaryPump）（a）外觀（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)雙級(jí)機(jī)械泵示意圖（c）工作原理1、擴(kuò)張（吸氣）2、容積最大3、壓縮4、排氣第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.2油擴(kuò)散泵（DiffusionPump）（a）外觀（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)真空油歷經(jīng)循環(huán)：

蒸發(fā)噴射碰撞冷凝回流（c）工作原理第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.3渦輪分子泵（TurbomolecularPump）（a）外觀（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（c）渦輪葉片第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.3渦輪分子泵（TurbomolecularPump）（a）牽引分子泵（b）復(fù)合分子泵第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.3渦輪分子泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)主軸靜片動(dòng)片高頻旋轉(zhuǎn)馬達(dá)外殼靜片固定圈TURBO部分牽引泵部分下部磁懸浮電機(jī)輔助軸承第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.3渦輪分子泵回轉(zhuǎn)軸RVVrVhVVrVhVMFP動(dòng)翼靜翼第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.4低溫吸附泵（Cyropump）（a）外觀第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的獲得一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2.4低溫吸附泵（Cyropump）（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)多級(jí)深冷頭示意圖第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的測(cè)量一、真空技術(shù)基礎(chǔ)概念：采用特定的儀器裝置，對(duì)某一特定空間內(nèi)的真空度（即：氣壓）進(jìn)行測(cè)定。原理特點(diǎn)按測(cè)量原理不同分為絕對(duì)真空計(jì)U型氣壓計(jì)壓縮式氣壓計(jì)薄膜真空計(jì)。。。直接測(cè)定氣壓值的大小氣壓值測(cè)量結(jié)果與氣體成分無關(guān)測(cè)量準(zhǔn)確高真空下難以實(shí)現(xiàn)測(cè)量相對(duì)真空計(jì)熱偶真空計(jì)Pirani真空計(jì)電離真空計(jì)。。。測(cè)量與氣壓相關(guān)的其它物理量，并與絕對(duì)真空計(jì)測(cè)量值比較，

換算得到氣壓測(cè)得的氣壓值與氣體成分相關(guān)精度略差易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量真空計(jì)（Manometer）或真空規(guī)（VacuumGauge）第三十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二真空的測(cè)量一、真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3.1電阻真空計(jì)電阻真空計(jì)的工作原