薄膜材料及其制备技术

1、课程设计试验课程名称电子功能材料制备技术试验工程名称薄膜材料及薄膜技术专业班级学生姓名学号指导教师薄膜材料及薄膜技术薄膜材料及薄膜技术20019KKCu一、薄膜材料的进展21 世纪科学与技术领域的重要进展方向之一。一、薄膜材料的进展用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。离子须走不同的通道才行，比方有K通道、Cl通道等等。细胞膜的这些构造离子须走不同的通道才行，比方有K通道、Cl通道等等。细胞膜的这些构造和功能带来了生命，带来了奇特。二、薄膜材料的分类目前，对薄膜材料的争辩正在向多种类、高性能、工艺等方面进展，其根

2、底争辩也在向分子层次、原子层次、纳米尺度、介观构造等方向深入，型薄膜材料的应用范围正在不断扩大。当前薄膜科学与技术得到迅猛进展的主要缘由 钝化与保护薄膜、压电薄膜、铁电薄膜、光电薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。近10年来，型薄膜材料在以下几个方面的进展更为突出：金刚石薄膜击穿电压高，是一种性能优异的电子薄膜功能材料，应用前景格外宽阔。金刚石薄膜有很多优异的性质：硬度高、耐磨性好、摩擦系数高、化学稳定性好、热导率高、热膨胀系数小，是优良的绝缘体。金刚石薄膜属于立方晶系，8 C C sp3 杂化与四周 4 高温工作的二极管，微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。金刚石薄膜制备的根本原理

3、是：在衬底保持在 8001000的温度范围内，863 材料专题进展跟踪争辩并取得了很大进展。铁电薄膜成器件的有用化。铁电材料已经应用于铁电动态随机存储器 (FDRAM)、铁电场效应晶体管( FEET)、铁电随机存储器( FFRAM)、IC卡、红外探测与成像器件、超承受溶胶-、钛酸锶、氧化铌和锆钛酸铅等，以及大量的铁电陶瓷薄膜材料。氮化碳薄膜 教授以b-Si3N4 晶体构造为动身点，预 ，具有格外短的共价键结合的C-N 化合物，其理论模量为接近于金刚石的模量4.43 Mbars。随后,不同的计算方法显示b-Si3N4石还高的硬度，不仅如此，b-Si3N4 还具有一系列特别的性质，引起质。b-Si

4、3N4 的制备方法主要有激光烧蚀法、溅射法、高压合成、等离子增加化学气相沉积、真空电弧沉积、离子注入法等多种方法。在CNx膜的诸多性能中，CNx CNx 膜硬度的争辩已有很多报道。4半导体薄膜复合材料H、aSiN：H 等为代表。它有良好的光电特性，可以应用于太阳能电池，其特点是：廉价、高效率和大面积化。为了改善这些器件的性能，又研制了多晶硅膜、微晶硅膜及纳米晶硅薄膜。这些器件已列入各国进展打算中，如日本的阳光打算，欧洲的焦耳热量打算，美国的百万屋顶打算，中国的 973 和 863 打算， 并已进展成为高技术产业，另一项有进展前途的是Cu1nGaSe2小面积效率188164CdTe 863打算。

5、这类半导体薄膜复合材料，特别是硅薄膜复合材料已开头用于低功耗、低噪声的大规模集成电路中，以减小误差，提高电路的抗辐射力量。5超晶格薄膜材料的砷化镓、镓铝砷扩展到铟砷、镓锑、铟铝砷、铟镓砷、碲镉、碲汞、锑铁、锑格外受到重视，甚至被誉为一代硅材料。电子迁移率晶体管、高效激光器、红外探测泛应用于雷达、电子对抗、空间技术等领域。6纳米复合薄膜材料涂层到数纳米的超薄膜。纳米复合薄膜是指由特征维度尺寸为纳米数量级 1100nm的组元镶嵌格称为纳米复合薄膜，它具有传统复合材料和现代纳米材料两者的优越性。到目前为止，概括起来纳米复合材料可分为三种类型：0-0 复合，即不同相转变等方法实现，构造具有纳米非均匀性

6、，也称为聚拢型；0-2 复合，即把合薄膜材料。0-3 复合，即纳米粒子分散在常规三维固体中。另外，介孔固体的纳米复合材料。电、磁方面的特异性能 ，通过复合赐予基体所不具备的性能，从而获得传统薄因此可以在较多自由度的状况下人为地把握纳米复合薄膜的特性。化学方法先后制备了一系列金属/绝缘体、半导体/绝缘体、金属/半导体、金属/ 高分子、半导体/高分子等纳米复合薄膜。特别是硅系纳米复合薄膜材料得到了深入的争辩，人们利用热蒸发、溅射、等离子体气相沉积等各种方法制备了Si/SiOx、Si/a-Si：H、Si/SiNx、Si/SiC 等纳米镶嵌复合薄膜。尽管目前对其机制不格外清楚，却 有大量试验现象觉察在

7、此类纳米复合薄膜中观看到了强的从红集成电路兼容，因而被期盼作为型的光电材料应用于大规模光电集成电路。三、纳米复合薄膜的制备技术宏观量子隧道效 应等使得它们的光学性能、电学性能、力学性能、催化性能、生物性能等方面呈现出常规材 料不具备的特性。因此，纳米复合薄膜在光电技术、生物技术、能源技术等各个领域都有广 泛的应用前景。现以硅系纳米复合薄膜材料为例介绍它们的特性及其应用。三、纳米复合薄膜的制备技术常见的制备方法有等离子体化学气相沉积技术PCVD凝胶法和溅射法Sputtering热分解化学气相沉积技术CVD等。等离子体化学气相沉积技术PCVDPCVD 是一种的制膜技术，它是借助等离子体使含有薄膜组

8、成原子的气化合物薄膜的合成，被视为其次代薄膜技术。PCVD 系的能量供给方式 ，能够有效地利用非平衡等离子体的反响特征。当反响气体压力为 101102Pa 12 平衡状态为低温制备纳米薄膜供给了条件。由于等离子体中的电子温度高达104K，有足够的能量通过碰撞过程使气体分子激发、分解和电离，从而大大提的制备。PCVD 的是射频辉光放电 PCVD 装置， 其中又有电感耦合和电容耦合之分。试验使用PCVD 13.586MHz，电极间矩为2.5cm。电容耦合辉光放电装置的最大优点是可以获得大面积均匀的电场分布， ECR 法由于能够产生长寿命PCVD 装置。溶胶-凝胶法sol-gel溶胶溶胶-凝胶法是6

9、0dip-coating) 或旋涂法旋涂法spin-coating)使溶液吸附在衬底上，经胶化过程gelating成为凝胶，sol-gel 法得到的纳米镶嵌复合薄膜主要有 纳米镶嵌复合薄膜主要有 CoFe,Ni,Mn/SiO2，CdSZnS,PbS/SiO2。由于溶胶的先驱体可以提纯且溶胶溶胶的先驱体可以提纯且溶胶-凝胶过程在常温下可液相成膜，设备简洁，操作-凝胶法是常见的纳米复合薄膜的制备方法之一。3溅射法SputteringB.G.PotterKoch承受这种方法制备纳米晶半导体镶嵌在介质膜内的纳米复合薄膜。BaruSiSiO2Si/SiO2应用较广的物理沉积纳米复合薄膜的方法。4热分解化

10、学气相沉积技术CVDCVD技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底气体在衬底外表的吸附、表 面反响、成核和生长以及气体解吸、集中挥发等CVD包括运 动速度、压力分布、气体加热、激活方式等2W.A.P.ClassenSiO2Si N或3或CVD法可以得到纳米尺寸的硅孤鸟状晶粒。我们用 CVD 法成功地制备了 Si/SiC 纳米通过匀速移动的喷头直接喷到基板上，可以准确把握反响温度和反响时间来把握晶粒的大小， 从而获得纳米复合薄膜材料。由于 PVD、CVD 等方法工艺简单，本钱昂贵，不宜用于大面积制备纳米复合、钴等，其中镍及镍基合金的复合沉积是最受关注的，已沉积的材料有Ni-P、Ni-Fe、Ni-Cu、Ni-Mo、Ni-SiC、Ni-Al2O3、Ni-ZrO2等。在基体上电沉积薄金四、学习薄膜技术的意义属层100m以下以改善外表性能是电沉积技术最广泛的应用。电沉积压活塞的外表涂层等。四、学习薄膜技术的意义如今材料、能源、信息工程是近代社会在物质上的三大支柱,有人还说材料 改进性能与合理使用。如何提高质量,改进性能,目前集中留意到两个方面:一个近代技术对材料