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          薄膜的定義

          關鍵詞:

          薄膜

          時間:2013-05-06來源:楷膜 點擊:102250次

          摘要:說起薄膜的歷史,要追溯到一千多年以前,距今已經過了漫長的歲月, 而真正作為一門新型的薄膜科學與技術,還是近30年來的事情。

           說起薄膜的歷史,要追溯到一千多年以前,距今已經過了漫長的歲月, 而真正作為一門新型的薄膜科學與技術,還是近30年來的事情。時至今曰 薄膜材料巳是材料學領域中的一個重要分支,它已涉及物理、化學、電子 學、冶金學等學科,有著十分廣泛的應用,尤其是在國防、通訊、航空、航天、電子工業、光學工業等方面有著特殊的應用,它巳成為材料學中最為活 躍的領域之一,并逐步形成為一門獨立的學科“薄膜學”。
          薄膜材料可用各種單質元素及無機化合物或有機材料來制作膜,也可用 固體、液體或氣體物質來合成。薄膜與塊狀物體一祥,可以是單晶、多晶、 微晶、納米晶、多層膜、超晶格膜等。
          在討論薄膜材料之前,首先說明一下薄膜的定義,即什么是"薄膜” (thin film),多“薄”的膜才算薄膜?我們知道薄膜這個詞是隨著科學和技 術的發展而自然出現的,有時與類似的詞匯“涂層”(coating)、“層”(lay?er)、 “箔”(fbil)等有相同的意義,但有時又有些差別。人們常常是用厚度 對薄膜加以描寫,通常是把膜層無基片而能獨立成形的厚度作為薄膜厚度的 一個大致的標準,規定其厚度約在lfim左右。隨著科技工作的不斷發展和 深人,簿膜領域也在不斷擴展,不同應用領域對薄膜厚度有不同要求。所以 有時把厚度為幾十微米的膜層也稱為薄膜。從日常生活角度看,幾十微米也 是非常薄的,這和薄膜這個詞并不矛盾。
          從表面科學的角度來說,它研究的范圍通常是涉及材料表面幾個至幾十 個原子層,在這個范圍內的原子和電子結構與塊體內部有較大差別。若涉及 原子層數量更大一些,且表面和界面特性仍起重要作用的范圍,通常是幾個 納米到幾十個微米,這也就是薄膜物理所研究的范圍。
          從微電子器件的角度來說,隨著高新技術的迅猛發展,要求微電子器件 的集成度越來越髙,管芯面積愈大,器件尺寸越來越小,其發展趨勢如表2 -1-1所示,器件尺寸的縮小與發展年代呈指數關系。20世紀40年代的真 空器件是幾十厘米大小,60年代的固體器件是毫米大小,80年代的超大規 模集成電路(VIH或ULSI)中的器件是微米大小,90年代V1SI為亞微米。 2000年的分子電子器件是納米量級的。如此發展趨勢要求研究亞微米和納 米的薄膜制備技術和利用亞微米、納米結構的薄膜制造各種功能器件。這類 薄膜包括單晶薄膜、微晶薄膜、小晶粒的多晶薄膜、納米薄膜。非晶薄膜和 有機分芋膜。當制備分子器件時,尺寸還要縮小。這些器件的制造要求人們 懂得物理、化學、電子學和生物學等科學知識。這是科學技術發展的趨勢, 因此我們必須適應這種發展形勢,擴展我們的知識領域,加強學科的橫向聯 系。
          薄膜的制備,絕不是將塊體材料(如金屬)壓薄而成的,而是通過特殊 方法(如物理氣相沉積PVD、化學氣相沉積CVD)制備的。實際上在真空薄 膜沉積過程中,可以看成是原于量級的鑄造工藝,它是將單個原子一個一個 地凝結在襯底表面上(通過成核與生長過程)形成薄膜。其原子結構類似于 它的塊狀形式,但也發生了很大的變化,不僅存在多晶、表面、界面結構缺 陷態及結構的無序性,而且還有薄膜同襯底的粘附性等問題。
          從基本理論上看,現在人們往往把塊狀固體理論的結論硬往薄膜上套 用,這是不全面的,沒有考慮到薄膜的結構特征。薄膜結構中的原子排列都 存在一定的無序性和一定的缺陷態,而塊狀固體理論是以原子周期性排列為 基本根據,電子在晶體內的運動是服從布洛赫定理的,它的電子遷移率很 大。但在薄膜材料中,由于無序性和薄膜缺陷態的存在,電子在晶體中將受 到晶格原子的散射,遷移率變?。ǔ糠纸鼏尉П∧ね猓?,將使薄膜材料的 電學、光學、力學等性能受到很大影響。
          薄膜材料科學與技術就是研究:
          ①如何使某一物質(可以是塊狀、液態等物質)能成為薄膜形狀?就是 研究該材料的制備工藝(合成)技術;
          ②研究該薄膜具有哪些新的特性(包括光、熱、電、磁力等方面),研 究這些特性的物理本質;
          ③如何把這些薄膜材料應用于各個領域,尤其是用于髙新科技領域。

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          Tags:   收縮膜的分類  鍍鋁薄膜  謝總游學經理    
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