薄膜物理與器件

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：薄膜物理與器件》主要論述了薄膜物理與薄膜器件的基本內(nèi)容，并概括介紹了在新材料技術(shù)領(lǐng)域中有著重要應(yīng)用的幾類主要的薄膜材料。書中比較系統(tǒng)地介紹了薄膜的物理化學(xué)制備原理與方法，包括蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜、離子鍍、化學(xué)氣相沉積、溶液制膜技術(shù)等；同時(shí)介紹了薄膜的形成，薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷，薄膜的電學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、半導(dǎo)體性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、超導(dǎo)性質(zhì)等；此外，還扼要介紹了幾類重要薄膜材料及其性能，分析歸納了相關(guān)研究發(fā)展動(dòng)態(tài)?！　　镀胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹?guó)家級(jí)規(guī)劃教材：薄膜物理與器件》可作為材料科學(xué)與工程、電子科學(xué)與工程、電子材料與元器件、半導(dǎo)體物理與器件、應(yīng)用物理學(xué)等專業(yè)的教材或教學(xué)參考書，也可供相關(guān)科技、企業(yè)、公司的管理和技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章 真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1 真空基礎(chǔ)1.1.1 真空的定義及其度量單位1.1.2 真空的分類1.1.3 氣體與蒸氣1.2 稀薄氣體的性質(zhì)1.2.1 理想氣體定律1.2.2 氣體分子的速度分布1.2.3 平均自由程1.2.4 碰撞次數(shù)與余弦散射定律1.2.5 真空在薄膜制備中的作用1.3 真空的獲得1.3.1 氣體的流動(dòng)狀態(tài)1.3.2 真空的獲得1.4 真空的測(cè)量1.4.1 熱偶真空計(jì)和熱阻真空計(jì)1.4.2 電離真空計(jì)1.4.3 薄膜真空計(jì)1.4.4 其他類型的真空計(jì)習(xí)題與思考題第二章 薄膜的物理制備工藝學(xué)2.1 薄膜制備方法概述2.2 真空蒸發(fā)鍍膜2.2.1 真空蒸發(fā)原理2.2.2 蒸發(fā)源的蒸發(fā)特性2.2.3 蒸發(fā)源的加熱方式2.2.4 合金及化合物的蒸發(fā)2.3 濺射鍍膜2.3.1 概述2.3.2 輝光放電2.3.3 表征濺射特性的基本參數(shù)2.3.4 濺射過(guò)程與濺射鍍膜2.3.5 濺射機(jī)理2.3.6 主要濺射鍍膜方式2.3.7 濺射鍍膜的厚度均勻性分析2.3.8 濺射鍍膜與真空蒸發(fā)鍍膜的比較2.4 離子束鍍膜2.4.1 離子鍍的原理與特點(diǎn)2.4.2 離子轟擊及其在鍍膜中的作用2.4.3 粒子轟擊對(duì)薄膜生長(zhǎng)的影響2.4.4 離子鍍的類型及特點(diǎn)2.5 分子束外延技術(shù)2.5.1 外延的基本概念2.5.2 MBE裝置及原理2.5.3 MBE的特點(diǎn)2.6 脈沖激光沉積技術(shù)2.6.1 脈沖激光沉積技術(shù)概述2.6.2 脈沖激光沉積技術(shù)的特點(diǎn)2.6.3 脈沖激光沉積薄膜技術(shù)的改進(jìn)2.6.4 脈沖激光沉積薄膜技術(shù)的發(fā)展習(xí)題與思考題第三章 薄膜的化學(xué)制備工藝學(xué)3.1 概述3.2 化學(xué)氣相沉積3.2.1 化學(xué)氣相沉積簡(jiǎn)介3.2.2 （CVI）的基本原理3.2.3 CVD法的主要特點(diǎn)3。2.4 幾種主要的（CVD）技術(shù)簡(jiǎn)介3.3 薄膜的化學(xué)溶液制備技術(shù)3.3.1 化學(xué)反應(yīng)鍍膜3.3.2 溶膠－凝膠法（Sol-Gel）法3.3.3 陽(yáng)極氧化法3.3.4 電鍍法3.3.5 噴霧熱分解法3.4 薄膜的軟溶液制備技術(shù)3.4.1 軟溶液制備技術(shù)的基本原理3.4.2 水熱電化學(xué)3.5 超薄有機(jī)薄膜的LB制備技術(shù)……第四章 薄膜制備中的相關(guān)技術(shù)第五章 薄膜的形成與生長(zhǎng)第六章 現(xiàn)代薄膜分析方法第七章 薄膜的物理性質(zhì)第八章 幾種重要的功能薄材料第九章 薄膜的應(yīng)用主要詞匯漢英索引參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：2.6.3脈沖激光沉積薄膜技術(shù)的改進(jìn)脈沖激光沉積的薄膜表面存在著大小不一的顆粒，且面積小、均勻性差。而商業(yè)應(yīng)用要求大顆粒少于1個(gè)／cm2，這是該技術(shù)目前難以商業(yè)化的主要原因之一。為了克服這些致命缺點(diǎn)，人們針對(duì)成膜機(jī)理和實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行了大量的研究和改進(jìn)，其中實(shí)驗(yàn)參數(shù)的優(yōu)化和新型超短皮秒或者飛秒激光器的使用是關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)參數(shù)的優(yōu)化是制備優(yōu)質(zhì)膜技術(shù)的關(guān)鍵所在。其主要參數(shù)如激光波長(zhǎng)、激光能量強(qiáng)度、脈沖重復(fù)頻率、襯底溫度、氣氛種類、氣壓大小、離子束輔助電壓電流、靶－基距離等的優(yōu)化配置是制備理想薄膜的前提。另外，靶材和基片晶格是否匹配，基片表面拋光、清潔程度均影響到膜－基結(jié)合力的強(qiáng)弱和薄膜表面的光滑度。粒子束放電輔助能夠篩分沉積到基片的粒子取向、增加薄膜表面的光滑度；采用合適大小的激光能量強(qiáng)度、靶－基距離、基片旋轉(zhuǎn)法、或能過(guò)濾慢速大質(zhì)量粒子的斬波器等均可起到光滑表面的作用。為了能采用PLD法制備大面積均勻薄膜，KeyiCaiyomh激光圓形掃描和激光復(fù)合掃描沉積薄膜方式，使激光束可以按一定的軌跡旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的激光束射人真空系統(tǒng)中剝離靶材，其等離子體云再作用到以一定角速度旋轉(zhuǎn)的基片上成膜。經(jīng)過(guò)參數(shù)優(yōu)化，可以得到均勻性優(yōu)于98％、直徑大于50mm的大面積薄膜。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真方法來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)也是很有指導(dǎo)意義的，主要的仿真方法有數(shù)值分析法和蒙特卡羅模擬方法。其中，蒙特卡羅方法是由Bird在計(jì)算單一氣體松弛問(wèn)題時(shí)最先采用的。其實(shí)質(zhì)是用適當(dāng)數(shù)目的模擬分子代替大量的真實(shí)氣體分子，用計(jì)算機(jī)模擬由于氣體分子運(yùn)動(dòng)碰撞、運(yùn)動(dòng)而引起的動(dòng)量和能量的輸運(yùn)、交換、產(chǎn)生氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱的宏觀物理過(guò)程，從而可以較數(shù)值分析方法更真實(shí)地仿真實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況。Itina等把.Birc的思想在脈沖激光沉積薄膜過(guò)程模擬方法中進(jìn)行了一系列比較成功的應(yīng)用，詳細(xì)考慮了原子沉積、擴(kuò)散、成核、生長(zhǎng)和擴(kuò)散原子的再蒸發(fā)，及不同背景氣體、不同氣壓對(duì)不同質(zhì)量數(shù)的粒子的作用差異，對(duì)薄膜沉積速率等做了許多成功的估算。如模擬得出25Pa的壓強(qiáng)下質(zhì)量數(shù)小（小于27）的粒子、40Pa壓強(qiáng)下質(zhì)量數(shù)較大（如60左右）的粒子沉積均勻性可達(dá)到最好。

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《薄膜物理與器件》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材之一。

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