精品课程《功能材料》第七讲功能薄膜材料ppt课件

1、功功 能能 材材 料料 第七讲 功能薄膜资料 n第一节第一节 薄膜的定义及其特性薄膜的定义及其特性 n第二节第二节 薄膜资料的分类薄膜资料的分类 n第三节第三节 薄膜的构成过程薄膜的构成过程n第四节第四节 薄膜的构造特征与缺陷薄膜的构造特征与缺陷第一节第一节薄膜的定义及其特性薄膜的定义及其特性n什么是什么是“薄膜薄膜thin filmthin film，多，多“薄薄的膜才算薄膜？的膜才算薄膜？n薄膜有时与类似的词汇薄膜有时与类似的词汇“涂层涂层coatingcoating、“层层layerlayer、“箔箔foilfoil等有一样的意义，但有时又有些等有一样的意义，但有时又有些差别。差别。n通

2、常是把膜层无基片而能独立成形的厚度通常是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规范，规定其作为薄膜厚度的一个大致的规范，规定其厚度约在厚度约在1m1m左右。左右。 n mmm 薄膜资料的特殊性n同块体资料相比，由于薄膜资料的厚度很薄，同块体资料相比，由于薄膜资料的厚度很薄，很容易产生尺寸效应，就是说薄膜资料的物性很容易产生尺寸效应，就是说薄膜资料的物性会遭到薄膜厚度的影响。会遭到薄膜厚度的影响。n由于薄膜资料的外表积同体积之比很大，所以由于薄膜资料的外表积同体积之比很大，所以外表效应很显著，外表能、外表态、外表散射外表效应很显著，外表能、外表态、外表散射和外表干涉对它的物性影响

3、很大。和外表干涉对它的物性影响很大。n在薄膜资料中还包含有大量的外表晶粒间界和在薄膜资料中还包含有大量的外表晶粒间界和缺陷态，对电子输运性能也影响较大。缺陷态，对电子输运性能也影响较大。n在基片和薄膜之间还存在有一定的相互作用，在基片和薄膜之间还存在有一定的相互作用，因此就会出现薄膜与基片之间的粘附性和附着因此就会出现薄膜与基片之间的粘附性和附着力问题，以及内应力的问题。力问题，以及内应力的问题。 1外表能级很大 n外表能级指在固体的外表，原子周期陈列的延续外表能级指在固体的外表，原子周期陈列的延续性发生中断，电子波函数的周期性也遭到影响，性发生中断，电子波函数的周期性也遭到影响，把外表思索在

4、内的电子波函数已由塔姆把外表思索在内的电子波函数已由塔姆TammTamm在在19321932年进展了计算，得到了电子外表能级或称年进展了计算，得到了电子外表能级或称塔姆能级。塔姆能级。 n像薄膜这种外表面积很大的固体，外表能级将会像薄膜这种外表面积很大的固体，外表能级将会对膜内电子输运情况有很大的影响。尤其是对薄对膜内电子输运情况有很大的影响。尤其是对薄膜半导体外表电导和场效应产生很大的影响，从膜半导体外表电导和场效应产生很大的影响，从而影响半导体器件性能。而影响半导体器件性能。 2薄膜和基片的粘附性n薄膜是在基片之上生成的，基片和薄膜之间就会薄膜是在基片之上生成的，基片和薄膜之间就会存在着一

5、定的相互作用，这种相互作用通常的表存在着一定的相互作用，这种相互作用通常的表现方式是附着现方式是附着adhesion。n薄膜的一个面附着在基片上并遭到约束作用，因薄膜的一个面附着在基片上并遭到约束作用，因此薄膜内容易产生应变。假设思索与薄膜膜面垂此薄膜内容易产生应变。假设思索与薄膜膜面垂直的任一断面，断面两侧就会产生相互作用力，直的任一断面，断面两侧就会产生相互作用力，这种相互作用力称为内应力。这种相互作用力称为内应力。n附着和内应力是薄膜极为重要的固有特征。附着和内应力是薄膜极为重要的固有特征。3薄膜中的内应力n内应力就其缘由来说分为两大类，即固有应力内应力就其缘由来说分为两大类，即固有应力

6、或本征应力或本征应力 和非固有应力。固有应力来和非固有应力。固有应力来自于薄膜中的缺陷，如位错。薄膜中非固有应自于薄膜中的缺陷，如位错。薄膜中非固有应力主要来自薄膜对衬底的附着力。力主要来自薄膜对衬底的附着力。 n由于薄膜和衬底间不同的热膨胀系数和晶格失由于薄膜和衬底间不同的热膨胀系数和晶格失配可以把应力引进薄膜，或者由于金属薄膜与配可以把应力引进薄膜，或者由于金属薄膜与衬底发生化学反响时，在薄膜和衬底之间构成衬底发生化学反响时，在薄膜和衬底之间构成的金属化合物同薄膜严密结合，但有细微的晶的金属化合物同薄膜严密结合，但有细微的晶格失配也能把应力引进薄膜。格失配也能把应力引进薄膜。 n普通说来，

7、薄膜往往是在非常薄的基片上堆积的。普通说来，薄膜往往是在非常薄的基片上堆积的。在这种情况下，几乎对一切物质的薄膜，基片都在这种情况下，几乎对一切物质的薄膜，基片都会发生弯曲。会发生弯曲。 n弯曲有两种类型：一种是弯曲的结果使薄膜成为弯曲有两种类型：一种是弯曲的结果使薄膜成为弯曲面的内侧，使薄膜的某些部分与其他部分之弯曲面的内侧，使薄膜的某些部分与其他部分之间处于拉伸形状，这种内应力称为拉应力。间处于拉伸形状，这种内应力称为拉应力。n另一种是弯曲的结果使薄膜成为弯曲的外侧，它另一种是弯曲的结果使薄膜成为弯曲的外侧，它使薄膜的某些部分与其他部分之间处于紧缩形状，使薄膜的某些部分与其他部分之间处于紧

8、缩形状，这种内应力称为压应力。这种内应力称为压应力。n假设拉应力用正数表示，那么压应力就用负数表假设拉应力用正数表示，那么压应力就用负数表示。示。 4异常构造和非理想化学计量比特性n薄膜的制法多数属于非平衡形状的制取过薄膜的制法多数属于非平衡形状的制取过程，薄膜的构造不一定和相图相符合。程，薄膜的构造不一定和相图相符合。n规定把与相图不相符合的构造称为异常构规定把与相图不相符合的构造称为异常构造，不过这是一种准稳亚稳态构造，造，不过这是一种准稳亚稳态构造，但由于固体的粘性大，实践上把它看成稳但由于固体的粘性大，实践上把它看成稳态也是可以的，经过加热退火和长时间的态也是可以的，经过加热退火和长时

9、间的放置还会渐渐地变为稳定形状。放置还会渐渐地变为稳定形状。 化合物的计量比，普通来说是完全确定的。但是多组元薄膜成分的计量比就未必如此了。 当Ta在N2的放电气体中被溅射时，对应于一定的N2分压，其生成薄膜 的成分却是恣意的。 由于化合物薄膜的生长普通都包括化合与分解，由于化合物薄膜的生长普通都包括化合与分解，所以按照薄膜的生长所以按照薄膜的生长条件，其计量往往变化相当大。条件，其计量往往变化相当大。可在很大范围内变化。可在很大范围内变化。因此，把这样的成分偏离叫做非理想化学计量比。因此，把这样的成分偏离叫做非理想化学计量比。5量子尺寸效应和界面隧道穿透效应n传导电子的德布罗意波长，在普通金

10、属传导电子的德布罗意波长，在普通金属中小于中小于1nm，在金属铋，在金属铋Bi中为几十中为几十纳米。在这些物质的薄膜中，由于电子纳米。在这些物质的薄膜中，由于电子波的干涉，与膜面垂直运动相关的能量波的干涉，与膜面垂直运动相关的能量将取分立的数值，由此会对电子的输运将取分立的数值，由此会对电子的输运景象产生影响。景象产生影响。n与德布罗意波的干涉相关联的效应普通与德布罗意波的干涉相关联的效应普通称为量子尺寸效应。称为量子尺寸效应。另外，外表中含有大量的晶粒界面，而界面势垒另外，外表中含有大量的晶粒界面，而界面势垒比电子能量比电子能量E要大得多，根据量子力学知识，这些要大得多，根据量子力学知识，这

11、些电子有一定的几率，穿过势垒，称为隧道效应。电子有一定的几率，穿过势垒，称为隧道效应。6容易实现多层膜n多层膜是将两种以上的不同资料先后堆积多层膜是将两种以上的不同资料先后堆积在同一个衬底上也称为复合膜，以改在同一个衬底上也称为复合膜，以改善薄膜同衬底间的粘附性。善薄膜同衬底间的粘附性。n如金刚石超硬刀具膜：如金刚石超硬刀具膜：n 金刚石膜金刚石膜/TiC/WC-/TiC/WC-钢衬底钢衬底n 欧姆接线膜：欧姆接线膜：Au/Al/c-BN/NiAu/Al/c-BN/Ni膜膜/WC-/WC-钢衬钢衬底。底。 n多功能薄膜：多功能薄膜：n各膜均有一定的电子功能，如非各膜均有一定的电子功能，如非晶硅

12、太阳电池晶硅太阳电池:玻璃衬底玻璃衬底/ITO透明导电透明导电膜膜/P-SiC/i-c-Si/n-c-Si/Al和和a-Si/a-SiGe叠层太阳电池叠层太阳电池:玻璃玻璃/ITO/n-a-Si/i-a-Si/P-a-Si/n-a-Si/i-a-SiGe/P-a-Si/Al至少在至少在8层以上，总膜厚在层以上，总膜厚在0.5微米左右。微米左右。n超晶格膜超晶格膜:n是 将 两 种 以 上 不 同 晶 态 物 质 薄 膜 按是 将 两 种 以 上 不 同 晶 态 物 质 薄 膜 按ABAB陈列相互重在一同，人为地制成周期性陈列相互重在一同，人为地制成周期性构造后会显示出一些不寻常的物理性质。如势

13、阱层构造后会显示出一些不寻常的物理性质。如势阱层的宽度减小到和载流子的德布罗依波长相当时，能的宽度减小到和载流子的德布罗依波长相当时，能带中的电子能级将被量子化，会使光学带隙变宽，带中的电子能级将被量子化，会使光学带隙变宽，这种一维超薄层周期构培育称为超晶格构造。这种一维超薄层周期构培育称为超晶格构造。n当和不同组分或不同掺杂层的非晶态资料当和不同组分或不同掺杂层的非晶态资料如非晶态半导体也能组成这样的构造，并具有如非晶态半导体也能组成这样的构造，并具有类似的量子化特性，如类似的量子化特性，如a-Si:H/a-Si1-xNx:H,a-Si:H/a-Si1-xCx:H。运用薄膜制备方法，很。运用

14、薄膜制备方法，很容易获得各种多层膜和超晶格。容易获得各种多层膜和超晶格。第二节第二节 薄膜资料的分类薄膜资料的分类 n按化学组成分为：按化学组成分为：n 无机膜、有机膜、复合膜；无机膜、有机膜、复合膜；n按相组成分为：按相组成分为：n 固体薄膜、液体薄膜、气体薄膜、胶体薄膜；固体薄膜、液体薄膜、气体薄膜、胶体薄膜；n按晶体形状分为：按晶体形状分为：n 单晶膜、多晶膜、微晶膜、单晶膜、多晶膜、微晶膜、 纳米晶膜、超纳米晶膜、超晶格膜等。晶格膜等。 按薄膜的功能及其运用领域分为：按薄膜的功能及其运用领域分为： n电学薄膜电学薄膜 n光学薄膜光学薄膜n硬质膜、耐蚀膜、光滑膜硬质膜、耐蚀膜、光滑膜 n

15、有机分子薄膜有机分子薄膜 n装饰膜装饰膜 、包装膜、包装膜 1电学薄膜电学薄膜半导体器件与集成电路中运用的导电资料与介半导体器件与集成电路中运用的导电资料与介质薄膜资料：质薄膜资料：Al、Cr、Pt、Au、多晶硅、硅、多晶硅、硅化物、化物、SiO2、Si3N4、Al2O3等的薄膜。等的薄膜。超导薄膜：特别是近年来国外普遍注重的高温超导薄膜：特别是近年来国外普遍注重的高温超导薄膜，例如超导薄膜，例如YBaCuO系稀土元素氧化物超系稀土元素氧化物超导薄膜以及导薄膜以及BiSrCaCuO系和系和TlBaCuO系非稀系非稀土元素氧化物超导薄膜。土元素氧化物超导薄膜。薄膜太阳能电池：特别是非晶硅、薄膜太

16、阳能电池：特别是非晶硅、CuInSe2和和CdSe薄膜太阳电池。薄膜太阳电池。2光学薄膜光学薄膜减反射膜减反射膜例如照相机、幻灯机、投影仪、例如照相机、幻灯机、投影仪、电影放映机、望远镜、瞄准镜以及各种光电影放映机、望远镜、瞄准镜以及各种光学仪器透镜和棱镜上所镀的单层学仪器透镜和棱镜上所镀的单层MgF2薄膜薄膜和双层或多层和双层或多层SiO2、ZrO2、Al2O3、TiO2等薄膜组成的宽带减反射膜。等薄膜组成的宽带减反射膜。反射膜反射膜例如用于民用镜和太阳灶中抛物面例如用于民用镜和太阳灶中抛物面太阳能接纳器的镀铝膜；用于大型天文仪太阳能接纳器的镀铝膜；用于大型天文仪器和精细光学仪器中的镀膜反射

17、镜；用于器和精细光学仪器中的镀膜反射镜；用于各类激光器的高反射率膜反射率可达各类激光器的高反射率膜反射率可达99%以上等等。以上等等。3硬质膜、耐蚀膜、光滑膜硬质膜、耐蚀膜、光滑膜硬质膜硬质膜用于工具、模具、量具、刀具外表的用于工具、模具、量具、刀具外表的TiN、TiC、TiB2、(Ti,Al)N、Ti(C,N)等硬质膜，以及等硬质膜，以及金刚石薄膜、金刚石薄膜、C3N4薄膜和薄膜和c-BN薄膜。薄膜。耐蚀膜耐蚀膜用于化工容器外表耐化学腐蚀的非晶镍膜用于化工容器外表耐化学腐蚀的非晶镍膜和非晶与微晶不锈钢膜；用于涡轮发动机叶片外和非晶与微晶不锈钢膜；用于涡轮发动机叶片外表抗热腐蚀的表抗热腐蚀的N

18、iCrAlY膜等。膜等。光滑膜光滑膜运用于真空、高温、低温、辐射等特殊场运用于真空、高温、低温、辐射等特殊场所的所的MoS2、MoS2-Au、MoS2Ni等固体光滑膜等固体光滑膜和和Au、Ag、Pb等软金属膜。等软金属膜。4有机分子薄膜有机分子薄膜n有机分子薄膜也称有机分子薄膜也称LBLangmuir-Blodgett膜，它是有机物，如羧酸及其盐、脂肪酸膜，它是有机物，如羧酸及其盐、脂肪酸烷基族和染料、蛋白质等构成的分子薄膜，烷基族和染料、蛋白质等构成的分子薄膜，其厚度可以是一个分子层的单分子膜，也其厚度可以是一个分子层的单分子膜，也可以是多分子层叠加的多层分子膜。多层可以是多分子层叠加的多层

19、分子膜。多层分子膜可以是同一资料组成的，也可以是分子膜可以是同一资料组成的，也可以是多种资料的调制分子膜，或称超分子构造多种资料的调制分子膜，或称超分子构造薄膜。薄膜。5 5装饰膜、包装膜装饰膜、包装膜 广泛用于灯具、玩具及汽车等交通运输工广泛用于灯具、玩具及汽车等交通运输工具、家用电气器具、钟表、工艺美术品、具、家用电气器具、钟表、工艺美术品、“金线、金线、“银线、日用小商品等的铝膜、银线、日用小商品等的铝膜、黄铜膜、不锈钢膜和仿金黄铜膜、不锈钢膜和仿金TiN膜与黑色膜与黑色TiC膜。膜。用于香烟包装的镀铝纸；用于食品、糖果、用于香烟包装的镀铝纸；用于食品、糖果、茶叶、咖啡、药品、化装品等包

20、装的镀铝涤茶叶、咖啡、药品、化装品等包装的镀铝涤纶薄膜；用于取代电镀或热涂纶薄膜；用于取代电镀或热涂Sn钢带的真空钢带的真空镀铝钢带等。镀铝钢带等。第三节 薄膜的构成过程一、化学气相堆积薄膜的构成过程一、化学气相堆积薄膜的构成过程二、真空蒸发薄膜的构成过程二、真空蒸发薄膜的构成过程三、三、 溅射薄膜的构成过程溅射薄膜的构成过程四、四、 外延薄膜的生长外延薄膜的生长一、化学气相堆积薄膜的构成过程一、化学气相堆积薄膜的构成过程n化学气相堆积是供应基片的气体，在加热化学气相堆积是供应基片的气体，在加热和等离子体等能源作用下在气相和基体外和等离子体等能源作用下在气相和基体外表发生化学反响的过程。表发生

21、化学反响的过程。nSpear在在1984年提出一个简单而巧妙的模型，年提出一个简单而巧妙的模型，如图如图1-1所示。所示。n图图1-1为典型为典型CVD反响步骤的浓度边境模型反响步骤的浓度边境模型图5-12 典型CVD反响步骤的浓度边境模型图5-12 典型CVD反响步骤的浓度边境模型图5-12 典型CVD反响步骤的浓度边境模型二、真空蒸发薄膜的构成过程二、真空蒸发薄膜的构成过程n真空蒸发薄膜的构成普通分为：真空蒸发薄膜的构成普通分为：n 凝结过程凝结过程n 核构成与生长过程核构成与生长过程n 岛构成与结合生长过程岛构成与结合生长过程 一凝结过程一凝结过程凝结过程是从蒸发源中被蒸发的气凝结过程是

22、从蒸发源中被蒸发的气相原子、离子或分子入射到基体外相原子、离子或分子入射到基体外表之后，从气相到吸附相，再到凝表之后，从气相到吸附相，再到凝结相的一个相变过程。结相的一个相变过程。二二 薄膜的构成与生长薄膜的构成与生长 n薄膜的构成与生长薄膜的构成与生长有三种方式，如图有三种方式，如图1-21-2所示：所示：n a a岛状生长方岛状生长方式式b b层状生长方层状生长方式式c c层岛结合方层岛结合方式式 三、三、 溅射薄膜的构成过程溅射薄膜的构成过程n由于溅射的靶材粒子到达基体外表时有非常大由于溅射的靶材粒子到达基体外表时有非常大的能量，所以溅射薄膜的构成过程与真空蒸发的能量，所以溅射薄膜的构成

23、过程与真空蒸发制膜的构成过程有很大差别。制膜的构成过程有很大差别。n同时给薄膜带来一系列的影响，除了使膜与基同时给薄膜带来一系列的影响，除了使膜与基体的附着力添加以外，还会由于高能粒子轰击体的附着力添加以外，还会由于高能粒子轰击薄膜外表使其温度上升而改动薄膜的构造，或薄膜外表使其温度上升而改动薄膜的构造，或使内部应力添加等，另外还可提高成核密度。使内部应力添加等，另外还可提高成核密度。n溅射薄膜经常呈现柱状构造。这种柱状构造被溅射薄膜经常呈现柱状构造。这种柱状构造被以为是由原子或分子在基体上具有有限的迁移以为是由原子或分子在基体上具有有限的迁移率所引起的，所以溅射薄膜的构成和生长属于率所引起的

24、，所以溅射薄膜的构成和生长属于有限迁移率模型。有限迁移率模型。 四、四、 外延薄膜的生长外延薄膜的生长n所谓外延，是指在单晶基片上构成单晶构所谓外延，是指在单晶基片上构成单晶构造的薄膜，而且薄膜的晶体构造与取向都造的薄膜，而且薄膜的晶体构造与取向都和基片的晶体构造和取向有关。和基片的晶体构造和取向有关。n外延生长薄膜的构成过程是一种有方向性外延生长薄膜的构成过程是一种有方向性的生长。同质外延薄膜是层状生长型。但的生长。同质外延薄膜是层状生长型。但并非一切外延薄膜都是层状生长型，也有并非一切外延薄膜都是层状生长型，也有岛状生长型。岛状生长型。第四节 薄膜的构造特征与缺陷n薄膜的构造和缺陷在很大程

25、度上决议着薄膜的构造和缺陷在很大程度上决议着薄膜的性能，因此对薄膜构造与缺陷的薄膜的性能，因此对薄膜构造与缺陷的研讨不断是大家非常关注的问题，本节研讨不断是大家非常关注的问题，本节主要讨论影响薄膜构造与缺陷的要素，主要讨论影响薄膜构造与缺陷的要素，以及对性能的影响。以及对性能的影响。 一、薄膜的构造一、薄膜的构造薄膜构造可分为三种类型：薄膜构造可分为三种类型：组织构造组织构造晶体构造晶体构造外表构造外表构造 一薄膜的组织构造一薄膜的组织构造 薄膜的组织构造是指它的结晶形状。薄膜的组织构造是指它的结晶形状。分为四种类型：分为四种类型：无定形构造无定形构造多晶构造多晶构造纤维构造纤维构造单晶构造单

26、晶构造1无定形构造无定形构造n非晶态是指构成物质的原子在空间的陈列是一种非晶态是指构成物质的原子在空间的陈列是一种长程无序、近程有序的构造。构成无定形薄膜的长程无序、近程有序的构造。构成无定形薄膜的工艺条件是降低吸附原子的外表分散速率，可以工艺条件是降低吸附原子的外表分散速率，可以经过降低基体温度、引入反响气体和掺杂的方法经过降低基体温度、引入反响气体和掺杂的方法实现。实现。n基体温度对薄膜的构造有较大的影响。基体温度基体温度对薄膜的构造有较大的影响。基体温度高使吸附原子的动能随着增大，跨越外表势垒的高使吸附原子的动能随着增大，跨越外表势垒的概率添加，容易结晶化，并使薄膜缺陷减少，同概率添加，

27、容易结晶化，并使薄膜缺陷减少，同时薄膜的内应力也会减小，基体温度低那么易构时薄膜的内应力也会减小，基体温度低那么易构成无定形构造的薄膜。成无定形构造的薄膜。2多晶构造多晶构造n多晶构造薄膜是由假设干尺寸大小不同的晶粒随多晶构造薄膜是由假设干尺寸大小不同的晶粒随机取向组成的。在薄膜构成过程中生成的小岛就机取向组成的。在薄膜构成过程中生成的小岛就具有晶体的特征。由众多小岛晶粒聚集构成具有晶体的特征。由众多小岛晶粒聚集构成的薄膜就是多晶薄膜。的薄膜就是多晶薄膜。n多晶薄膜存在晶粒间界。薄膜资料的晶界面积远多晶薄膜存在晶粒间界。薄膜资料的晶界面积远大于块状资料，晶界的增多是薄膜资料电阻率比大于块状资料

28、，晶界的增多是薄膜资料电阻率比块状资料电阻率大的缘由之一。块状资料电阻率大的缘由之一。3纤维构造n纤维构造薄膜是指具有择优取向的薄膜。纤维构造薄膜是指具有择优取向的薄膜。n在非晶态基体上，大多数多晶薄膜都倾向于显示在非晶态基体上，大多数多晶薄膜都倾向于显示出择优取向。出择优取向。n由于由于111面在面心立方构造中具有最低的外面在面心立方构造中具有最低的外表自在能，在非晶态基体如玻璃上纤维构造表自在能，在非晶态基体如玻璃上纤维构造的多晶薄膜显示的择优取向是的多晶薄膜显示的择优取向是111。n吸附原子在基体外表上有较高的分散速率，晶粒吸附原子在基体外表上有较高的分散速率，晶粒的择优取向可发生在薄膜

29、构成的初期。的择优取向可发生在薄膜构成的初期。4单晶构造单晶构造n单晶薄膜通常是利用外延工艺制造的，外延生长单晶薄膜通常是利用外延工艺制造的，外延生长有三个根本条件：有三个根本条件：n吸附原子必需有较高的外表分散速率，这就应中吸附原子必需有较高的外表分散速率，这就应中选择适宜的外延生长温度和堆积速率；选择适宜的外延生长温度和堆积速率；n基体与薄膜的结晶相容性，假设基体的晶格常数基体与薄膜的结晶相容性，假设基体的晶格常数为为a，薄膜的晶格常数为，薄膜的晶格常数为b，晶格失配数，晶格失配数m(b-a)/a,m值越小，外延生长就越容易实现，但一些实验值越小，外延生长就越容易实现，但一些实验发如今发如

30、今m相当大时也可实现外延生长；相当大时也可实现外延生长；n要求基体外表清洁、光滑、化学稳定性好。要求基体外表清洁、光滑、化学稳定性好。二二薄膜的晶体构造薄膜的晶体构造n在大多数情况下，薄膜中晶粒的晶格构造在大多数情况下，薄膜中晶粒的晶格构造与其一样资料的块状晶体是一样的。与其一样资料的块状晶体是一样的。n但薄膜中晶粒的晶格常数但薄膜中晶粒的晶格常数, ,经常和块状晶体经常和块状晶体不同，产生的缘由：一是薄膜与基体晶格不同，产生的缘由：一是薄膜与基体晶格常数不匹配；二是薄膜中有较大的内应力常数不匹配；二是薄膜中有较大的内应力和外表张力。和外表张力。 三三薄膜的外表构造薄膜的外表构造n薄膜外表都有

31、一定的粗糙度，对光学性能影响较薄膜外表都有一定的粗糙度，对光学性能影响较大。大。n由于薄膜的外表构造和构成薄膜整体的微型体亲由于薄膜的外表构造和构成薄膜整体的微型体亲密相关，在基体温度和真空度较低时，容易出现密相关，在基体温度和真空度较低时，容易出现多孔构造。多孔构造。n一切真空蒸发薄膜都呈现柱状体构造，溅射薄膜一切真空蒸发薄膜都呈现柱状体构造，溅射薄膜的柱状构造是由一个方向来的溅射粒子流在吸附的柱状构造是由一个方向来的溅射粒子流在吸附原子外表分散速率很小的情况下凝聚构成的。原子外表分散速率很小的情况下凝聚构成的。 二、薄膜的缺陷二、薄膜的缺陷 n由于薄膜制备方法多种多样，而不同制膜方法由于薄

32、膜制备方法多种多样，而不同制膜方法所获得的薄膜构造也随之不同。如用分子束外所获得的薄膜构造也随之不同。如用分子束外延法延法MBE和有机金属氧化物化学气相堆积和有机金属氧化物化学气相堆积法法MOCVD所制备的薄膜接近单晶膜，而且所制备的薄膜接近单晶膜，而且其他方法，如溅射法、蒸发法、微波法、热丝其他方法，如溅射法、蒸发法、微波法、热丝法等制造的薄膜，有不少为多晶膜和微晶膜，法等制造的薄膜，有不少为多晶膜和微晶膜，其中也含有一定的非晶态膜。其中也含有一定的非晶态膜。n在薄膜的生长过程中还存在有大量的晶格缺陷在薄膜的生长过程中还存在有大量的晶格缺陷态和部分的内应力。态和部分的内应力。1、 点缺陷点缺

33、陷在基体温度低时或蒸发、凝聚过程中温度的急剧变在基体温度低时或蒸发、凝聚过程中温度的急剧变化会在薄膜中产生许多点缺陷，这些点缺陷对薄化会在薄膜中产生许多点缺陷，这些点缺陷对薄膜的电阻率产生较大的影响。膜的电阻率产生较大的影响。2、 位错位错薄膜中有大量的位错，由于位错处于钉扎形状，因薄膜中有大量的位错，由于位错处于钉扎形状，因此薄膜的抗拉强度比大块资料略高一些。此薄膜的抗拉强度比大块资料略高一些。3、 晶粒间界晶粒间界由于薄膜中含有许多小晶粒，因此薄膜的晶界面积由于薄膜中含有许多小晶粒，因此薄膜的晶界面积比块状资料大，晶界增多是薄膜资料电阻率比块比块状资料大，晶界增多是薄膜资料电阻率比块状资料

34、电阻率大的缘由之一。状资料电阻率大的缘由之一。一、金刚石薄膜及其运用一、金刚石薄膜及其运用n金刚石是自然界中硬度最高的物质，金刚石金刚石是自然界中硬度最高的物质，金刚石的热导率是一切知物质中最高的，室温的热导率是一切知物质中最高的，室温300K下金刚石的热导率是铜的下金刚石的热导率是铜的5倍。倍。n金刚石是一种宽禁带资料，其禁带宽度为金刚石是一种宽禁带资料，其禁带宽度为5.5eV，因此非掺杂的本征金刚石是极好的，因此非掺杂的本征金刚石是极好的电绝缘体，它的室温电阻率高达电绝缘体，它的室温电阻率高达 。n金刚石透光范围宽，透过率高，透射性能优金刚石透光范围宽，透过率高，透射性能优良。良。n金刚石

35、具有极好的抗腐蚀性和优良的耐气候金刚石具有极好的抗腐蚀性和优良的耐气候性等特点。性等特点。cm1016第五节第五节 常见功能薄膜资料及其运用常见功能薄膜资料及其运用金刚石薄膜的构造金刚石薄膜的构造n金刚石虽是一种原子构成，但是它的晶格金刚石虽是一种原子构成，但是它的晶格是一个复式格子，由是一个复式格子，由2个面心立方的布喇菲个面心立方的布喇菲原胞沿其空间对角线位移原胞沿其空间对角线位移1/4的长度套购而的长度套购而成，金刚石构造的结晶学原胞如图成，金刚石构造的结晶学原胞如图1所示，所示，在在1个面心立方原胞内有个面心立方原胞内有4个原子，这个原子，这4个原个原子分别位于子分别位于4个空间对角线

36、的个空间对角线的1/4处。处。 图图1 金刚石构造金刚石构造 概概 述述n研讨证明，用化学气相堆积法制备的金刚研讨证明，用化学气相堆积法制备的金刚石薄膜，其力学、热学、光学等物理性质石薄膜，其力学、热学、光学等物理性质已到达或接近天然金刚石。已到达或接近天然金刚石。n这些优良性能使得它在机械工业、电子工这些优良性能使得它在机械工业、电子工业、资料科学及光学领域中有着宽广的运业、资料科学及光学领域中有着宽广的运用前景，是一种新型资料。用前景，是一种新型资料。n表表1列出了天然金刚石与列出了天然金刚石与CVD金刚石薄膜的金刚石薄膜的主要物理性能的比较。主要物理性能的比较。表表1 天然金刚石和天然金

37、刚石和CVD金刚石薄膜的物理金刚石薄膜的物理性质性质物物理理性性质质天天然然金金刚刚石石高高质质量量 CVD 金金刚刚石石多多晶晶薄薄膜膜硬硬度度/（kg/mm2）100001)900010000体体积积模模量量/GPa4405901)杨杨氏氏模模量量/GPa12001）接接近近天天然然金金刚刚石石热热导导率率/W/(cmK),300K201)1020纵纵波波声声速速/(m/s)180001）密密度度/(g/cm3)3.62.83.5折折射射率率（590nm 处处）2.412.4能能带带间间隙隙宽宽度度/eV5.55.5透透光光性性225nm 至至远远红红外外2)接接近近天天然然金金刚刚石石电

38、电阻阻率率/（cm）10161012 表表2 国内外金刚石薄膜的研讨情况国内外金刚石薄膜的研讨情况对照对照衬衬 底底 材材 料料 Si,M o,C u,W C , 石石 英英 ， 石石 墨墨 ， 高高压压 金金 刚刚 石石 ，天天 然然 金金 刚刚 石石 ，金金 刚刚 石石 复复合合 片片 ，3243OA l,NSiT a,B N ,c Si,M o,C u,W C , 石石 英英 ， 石石 墨墨 ， 高高 压压 金金 刚刚 石石 ，天天然然金金刚刚石石，金金刚刚石石复复合合片片，32,OA lWB Nc ， 高高 速速 钢钢 ， Ta,N i, 钢钢 ， Pt,Si3N4大大 面面 积积 1

39、00以以 上上 微微 波波 等等 ：150以以 上上 ； 热热 灯灯 丝丝 ：300生生 长长 速速 率率 hm /65m /h100以以 上上 ， 最最 高高 达达m /h930掺掺 杂杂 掺掺 B ， p 型型 半半 导导 体体 ，cm1 以以 下下 ；离离 子子 注注 入入 掺掺 B ， p 型型 半半 导导 体体 ，cm1010掺掺P，n型型 半半 导导 体体 ，cm100（ 不不 适适 器器 件件 制制 备备 ）外外 延延 生生 长长 同同 质质 外外 延延 ： （ 100） ， （ 110） ， （ 111）同同 质质 外外 延延 ： （ 100） ， （ 110） 和和 （ 11

40、1） 异异 质质 外外 延延 ：B Nc 、 Si、 N i选选 择择 性性 生生长长 在在 硅硅 衬衬 底底 实实 现现 了了 金金 刚刚 石石 薄薄 膜膜 的的 选选择择 性性 生生 长长 在在 硅硅 衬衬 底底 实实 现现 了了 金金 刚刚 石石 薄薄 膜膜 及及 单单 个个 金金 刚刚 石石 颗颗粒粒 的的 选选 择择 性性 生生 长长 低低 温温 生生 长长 400 300400 缺缺 陷陷 控控 制制 基基 本本 无无 缺缺 陷陷 的的 金金 刚刚 石石 颗颗 料料 （ 生生 长长 速速 率率hm /1.0） 制制备备技技术术 超超 薄薄 膜膜 厚厚 为为 50nm 的的 金金 刚

41、刚 石石 连连 续续 薄薄 膜膜 金刚石薄膜的制备方法金刚石薄膜的制备方法n图图2是碳的相图，从碳的相图看，只需离子是碳的相图，从碳的相图看，只需离子束法需高真空，而热丝束法需高真空，而热丝CVD法和微波等离法和微波等离子体子体CVD法在低真空下就能合成金刚石薄法在低真空下就能合成金刚石薄膜，直流等离子体放射法和火焰法可以在膜，直流等离子体放射法和火焰法可以在常压下进展。常压下进展。n这些区域都是石墨的稳定区和金刚石的亚这些区域都是石墨的稳定区和金刚石的亚稳区，既然是金刚石的亚稳区，就有生成稳区，既然是金刚石的亚稳区，就有生成金刚石的能够性。然而，由于两相的化学金刚石的能够性。然而，由于两相的

42、化学位非常接近，两相都能生成。位非常接近，两相都能生成。图图2 碳的相图碳的相图各种动力学要素：各种动力学要素：n反响过程中输入的热能或射频功率等的等离子体能量、反响过程中输入的热能或射频功率等的等离子体能量、反响气体的激活形状、反响气体的最正确比例、堆积过反响气体的激活形状、反响气体的最正确比例、堆积过程中成核长大的方式等对生成金刚石起着决议性的作用。程中成核长大的方式等对生成金刚石起着决议性的作用。n选用与金刚石有一样或相近晶型和点阵常数的资料作基选用与金刚石有一样或相近晶型和点阵常数的资料作基片，降低金刚石的成核势垒。却提高了石墨的成核势垒。片，降低金刚石的成核势垒。却提高了石墨的成核势

43、垒。n石墨在基片上成核的能够性依然存在，并且一旦成核，石墨在基片上成核的能够性依然存在，并且一旦成核，就会在其核上高速生长，还能够生成许多非晶态碳，因就会在其核上高速生长，还能够生成许多非晶态碳，因此，需求有一种能高速除去石墨和非晶态碳的腐蚀剂，此，需求有一种能高速除去石墨和非晶态碳的腐蚀剂，相比之下，原子氢是最理想的腐蚀剂，它能同时腐蚀金相比之下，原子氢是最理想的腐蚀剂，它能同时腐蚀金刚石和石墨，但它对石墨的腐蚀速率比腐蚀金刚石的速刚石和石墨，但它对石墨的腐蚀速率比腐蚀金刚石的速率高率高3040倍，这样就能有效地抑制石墨相的生长。倍，这样就能有效地抑制石墨相的生长。各种动力学要素：各种动力学

44、要素：n通常用甲烷进展热解堆积。由于石墨的生成自在能大通常用甲烷进展热解堆积。由于石墨的生成自在能大于金刚石，当提高甲烷浓度时，石墨的生长速率将会于金刚石，当提高甲烷浓度时，石墨的生长速率将会提高，而且比金刚石还快，故普通采用低于提高，而且比金刚石还快，故普通采用低于1%的甲烷的甲烷含量。含量。n假设堆积基片的温度超越假设堆积基片的温度超越1000，那么石墨的生成速，那么石墨的生成速率就会大幅度添加，思索到工艺上的能够性，基片温率就会大幅度添加，思索到工艺上的能够性，基片温度约为度约为8001000。n原子氢的存在有利于稳定原子氢的存在有利于稳定sp3键。为了得到较高比例键。为了得到较高比例的

45、原子氢，采用微波、射频或直流电弧放电，热丝或的原子氢，采用微波、射频或直流电弧放电，热丝或火焰分解，以及催化等方法。火焰分解，以及催化等方法。n基片的外表形状对金刚石的成核有很大影响。由于基基片的外表形状对金刚石的成核有很大影响。由于基体或生长面的缺陷与金刚石晶核具有较高的结合能，体或生长面的缺陷与金刚石晶核具有较高的结合能，将导致降低成核的自在能。将导致降低成核的自在能。表表3 各种气相合成金刚石薄膜方法比较各种气相合成金刚石薄膜方法比较速率速率/hm/方法方法）面积面积/cm2质量质量/拉拉曼测试曼测试衬衬底底优优点点缺缺点点火焰法火焰法30100 3 .5 1 5 努努 氏氏 硬硬 度度

46、 /（ k g / m m2） 1 2 5 0 1 6 5 0 1 0 3 0 0 （ 1 0 0 ） 1 1 0 0 0 （ 1 1 1 ） 1 1 5 0 0 （ 1 1 0 ） 氢氢 含含 量量 （ H /C ） 0 .1 5 0 .6 0 0 .0 0 1 0 .0 1 0 氢氢 的的 百百 分分 含含 量量 /% 1 3 3 8 0 .1 1 .0 电电 阻阻 率率 /（c m） 1 01 31 01 6光光 学学 能能 隙隙 /e V 0 .8 1 .8 5 .4 8 透透 射射 带带 宽宽 /m0 .5 2 0 .2 2 5 -红红 外外 频频 带带 /m3 ,4 ,6 1 8

47、2 .5 6 .5 折折 射射 率率n（ 到到1m） 1 .8 2 .2 2 .4 0 标标 定定 的的 折折 射射 率率/n1 .2 1 .2 2 0 .6 8 碳碳 组组 成成 6 8 %3s p1 0 0 %3s p3 0 %2s p2 %1s p 类金刚石薄膜的运用类金刚石薄膜的运用 应应 用用 领领 域域 举举 例例 机机 械械 DLC涂涂 层层 刀刀 具具 电电 子子 M IS结结 构构 光光 敏敏 元元 件件 声声 学学 扬扬 声声 器器 振振 动动 膜膜 电电 子子 计计 算算 机机 磁磁 介介 质质 保保 护护 膜膜 、 电电 绝绝 缘缘 膜膜 、 光光 刻刻 电电 路路 板

48、板 用用 掩掩 模模 光光 学学 保保 护护 层层 和和 抗抗 反反 射射 层层 、 太太 是是 能能 光光 -热热 转转 换换 层层 、 光光 学学 一一 次次 写写 入入 记记 录录 介介 质质 、 发发 光光 材材 料料 医医 学学 矫矫 形形 针针 涂涂 层层 、 人人 工工 心心 脏脏 瓣瓣 膜膜 展望展望n由于类金刚石薄膜具有很多与金刚石薄膜类似的由于类金刚石薄膜具有很多与金刚石薄膜类似的性能，且堆积温度低，面积大，吸附性好，外表性能，且堆积温度低，面积大，吸附性好，外表平滑，工艺成熟，所以它比多晶金刚石膜运用早平滑，工艺成熟，所以它比多晶金刚石膜运用早而且更适宜于工业运用，如摩擦

49、磨损高频扬声器而且更适宜于工业运用，如摩擦磨损高频扬声器振动膜、光学窗口维护膜等。特别是堆积温度低、振动膜、光学窗口维护膜等。特别是堆积温度低、膜面粗糙度小的场所，如计算机磁盘外表维护膜、膜面粗糙度小的场所，如计算机磁盘外表维护膜、人工心脏瓣膜的耐磨和生物相容性膜等；要求大人工心脏瓣膜的耐磨和生物相容性膜等；要求大面积的场所，如托卡马克型聚变安装中的壁，就面积的场所，如托卡马克型聚变安装中的壁，就只需只需DLC膜可以胜任。膜可以胜任。n因此，类金刚石薄膜这种多功能的新型资料，在因此，类金刚石薄膜这种多功能的新型资料，在各个科学技术领域中将获得更加广泛的运用。各个科学技术领域中将获得更加广泛的运

50、用。三、电子薄膜三、电子薄膜n电子薄膜是微电子技术和光电子技术的根底，它使器电子薄膜是微电子技术和光电子技术的根底，它使器件的设计与制造从所谓件的设计与制造从所谓“杂质工程开展到杂质工程开展到“能带工程能带工程。n电子薄膜涉及范围很广，主要包括超导薄膜、导电薄电子薄膜涉及范围很广，主要包括超导薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、磁性薄膜、膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、磁性薄膜、压电薄膜和热电薄膜等，在生活和消费中起着重要作压电薄膜和热电薄膜等，在生活和消费中起着重要作用。用。n从制备技术来看，普通采用了薄膜制备的常用方法，从制备技术来看，普通采用了薄膜制备的常用方法，例如例如

51、CVD法、法、PVD法和溶胶凝胶法等。为改善薄膜法和溶胶凝胶法等。为改善薄膜资料性能，新资料、新技术不断涌现出来。表资料性能，新资料、新技术不断涌现出来。表8列出列出了目前属无机资料范畴的电子薄膜的资料与运用情况。了目前属无机资料范畴的电子薄膜的资料与运用情况。232/SnOOIn2SnO2SiOCr表表8无机资料电子薄膜无机资料电子薄膜、分分 类类材材 料料应用举例应用举例超导薄膜超导薄膜LaLa、Y Y、BiBi、Ti Ti 系等氧化物系等氧化物超导无源器件（微带传输线、谐振超导无源器件（微带传输线、谐振器、滤波器、延迟线）、超导有源器、滤波器、延迟线）、超导有源器件（不同超导隧道结的约瑟

52、夫森器件（不同超导隧道结的约瑟夫森器件）器件）导电薄膜导电薄膜多晶硅、金属硅化物多晶硅、金属硅化物、等透明导电膜等透明导电膜栅极材料、互连材料、平面发热体、栅极材料、互连材料、平面发热体、太阳能集热器等太阳能集热器等电阻薄膜电阻薄膜热分解碳、硼碳、硅碳、热分解碳、硼碳、硅碳、等金属氧化膜、等金属氧化膜、 金属陶瓷膜金属陶瓷膜薄膜电阻器薄膜电阻器半导体薄膜半导体薄膜硅、锗及硅、锗及III-VIII-V族、族、II-VIII-VI族、族、IV-IV-VIVI族等化合物半导体膜族等化合物半导体膜集成电路、发光二极管、霍耳元件、集成电路、发光二极管、霍耳元件、红外光电探测器、红外激光器件、红外光电探测

53、器、红外激光器件、太阳能电池太阳能电池介质薄腊介质薄腊SiOSiO、SiO2SiO2、Si3N4Si3N4、Al2O3Al2O3多元金多元金属氧化物等属氧化物等电容器介质、表面钝化膜、多层布电容器介质、表面钝化膜、多层布线绝缘膜、隔离和掩模层线绝缘膜、隔离和掩模层磁性薄膜磁性薄膜Fe3O4Fe3O4、Fe2O3Fe2O3、BiBi代石榴石膜等代石榴石膜等磁光盘、磁记录材料磁光盘、磁记录材料压电薄膜压电薄膜ZnOZnO、AlNAlN、PbTiO3PbTiO3、Ta2O5Ta2O5等等表声波器件、声光器件表声波器件、声光器件热电薄膜热电薄膜PbTiO3PbTiO3等等热释电红外探测器热释电红外探测

54、器四、光学薄膜与光电薄膜四、光学薄膜与光电薄膜 n光学薄膜是指利用资料的光学性质的薄膜。光学光学薄膜是指利用资料的光学性质的薄膜。光学性质包括光的吸收、干涉、反射、透射等，因此性质包括光的吸收、干涉、反射、透射等，因此光学薄膜涉及的领域有防反射膜、减反射膜、滤光学薄膜涉及的领域有防反射膜、减反射膜、滤色器、光记录介质、光波导等。色器、光记录介质、光波导等。n光电薄膜是指利用光激发光电子，从而把光信号光电薄膜是指利用光激发光电子，从而把光信号转变成电信号的薄膜，可制成光敏电阻和光的检转变成电信号的薄膜，可制成光敏电阻和光的检测、度量等光电网元件，是目前开展最快，需求测、度量等光电网元件，是目前开

55、展最快，需求最迫切的现代信息功能资料。由于光脉冲的任务最迫切的现代信息功能资料。由于光脉冲的任务频率比电脉冲高三个数量级，因此用光子来替代频率比电脉冲高三个数量级，因此用光子来替代电子作为信息的载体是开展趋势。电子作为信息的载体是开展趋势。 集成光学器件集成光学器件n两种薄膜的资料种类、制备方法很多，本节以集两种薄膜的资料种类、制备方法很多，本节以集成光学器件为例，阐明光学薄膜和光电薄膜新的成光学器件为例，阐明光学薄膜和光电薄膜新的开展方向和相应的性能、制备技术要求。开展方向和相应的性能、制备技术要求。n集成光学已成为当今世界科技开展的一个重要领集成光学已成为当今世界科技开展的一个重要领域，主

56、要研讨以光的方式发射、调制、控制和接域，主要研讨以光的方式发射、调制、控制和接纳信号，并集光信号的处置功能为一身的集成光纳信号，并集光信号的处置功能为一身的集成光学器件，最终目的是替代目前的电子通讯手段，学器件，最终目的是替代目前的电子通讯手段，实现全光通讯，一方面可提高传播速度和信息含实现全光通讯，一方面可提高传播速度和信息含量，另一方面提高技术可靠性。光学薄膜与光电量，另一方面提高技术可靠性。光学薄膜与光电薄膜是实现集成光学器件的重要根底。薄膜是实现集成光学器件的重要根底。 集成光学器件的构造 n集成光学器件的用途不同，所采用的资料集成光学器件的用途不同，所采用的资料不同，元件集成的方式也

57、不一样，但是从不同，元件集成的方式也不一样，但是从构造上看，普通集成光学器件包括光波导、构造上看，普通集成光学器件包括光波导、光耦合元件例如棱镜、光栅、透镜等、光耦合元件例如棱镜、光栅、透镜等、光产生和接纳元件例如电光相位调制光产生和接纳元件例如电光相位调制器。器。n图图3ad是这几种元件的构造表示是这几种元件的构造表示图。图。集成光学器件的构造表示图集成光学器件的构造表示图 集成光学器件的资料及制备集成光学器件的资料及制备 n集成光学器件所采用的资料主要分为三类：集成光学器件所采用的资料主要分为三类：其中第一类是以其中第一类是以 为根底构成的光电资为根底构成的光电资料，包括料，包括 、 、

58、等，它们是等，它们是制造光电子器件经常采用的资料；制造光电子器件经常采用的资料；n第二类资料是以第二类资料是以 为代表的具有特殊为代表的具有特殊电光性质的单晶资料；电光性质的单晶资料；n第三类资料那么包括了各种多晶和非晶态第三类资料那么包括了各种多晶和非晶态的物质，如氧化物、玻璃以及聚合物等。的物质，如氧化物、玻璃以及聚合物等。GaAsAlGaAsInPGaInAsP3LiNbO集成光学器件的资料及制备集成光学器件的资料及制备n 类资料是极好的光电子资料，已被广泛用来制造各类发光器件发光二极管、激光器和光接纳器件光电二极管和三极管。n因此，采用这类资料的优点是可以用外延、光刻等制造技术将光发射

59、、光探测元件以及光波导集成制造在同一块基板上。n而改动的 成分，不仅可以改动资料的禁带宽度，还可以调整资料对光的折射率。n另外，采用中子照射的方法也可以经过降低资料中载流子密度，提高资料折射率，从而在资料中制备出光波导。 GaAsAsCaAlx1x 五、纳米薄膜 n纳米薄膜是指晶粒尺寸或厚度为纳米级纳米薄膜是指晶粒尺寸或厚度为纳米级1100nm的薄膜。的薄膜。n但实践上目前研讨最多的还是纳米颗粒膜，但实践上目前研讨最多的还是纳米颗粒膜，即纳米尺寸的微小颗粒镶嵌于薄膜中所构即纳米尺寸的微小颗粒镶嵌于薄膜中所构成的复合纳米资料体系。成的复合纳米资料体系。n由于纳米相的特殊作用，颗粒膜成为一种由于纳

60、米相的特殊作用，颗粒膜成为一种新型复合资料，在磁学、电学、光学非线新型复合资料，在磁学、电学、光学非线性等方面外表出奇特性和广泛的运用前景，性等方面外表出奇特性和广泛的运用前景，引起人们的注重。引起人们的注重。 纳米薄膜纳米薄膜n将将Ge、Si或或C颗粒普通颗粒普通110nm均匀弥散地镶嵌均匀弥散地镶嵌在绝缘介质薄膜中，可在室温下察看到较强的可见光在绝缘介质薄膜中，可在室温下察看到较强的可见光区域的光致发光景象。而体相的区域的光致发光景象。而体相的Ge或或Si是不能发射是不能发射出可见光的。出可见光的。n这种新型纳米颗粒膜的发光机理主要是由于量子尺寸这种新型纳米颗粒膜的发光机理主要是由于量子尺