《无机功能材料》课程教学课件（讲稿）第10章 功能薄膜材料

第10章功能薄膜材料

第10章 功能薄膜材料

主要教学内容 ·10.1成膜技术 ·10.2导电薄膜 。10.3光学薄膜 ·10.4磁性薄膜

主要教学内容 • 10.1 成膜技术 • 10.2 导电薄膜 • 10.3 光学薄膜 • 10.4 磁性薄膜

p功能薄膜 定义：指具有电学、磁学、光学、吸附等物理性能和催 化、反应等化学性能的薄膜材料。 按性能可分为导电功能膜、磁性功能膜、光学功能 膜、分离膜、催化膜和气敏膜等

p 功能薄膜 定义：指具有电学、磁学、光学、吸附等物理性能和催 化、反应等化学性能的薄膜材料。 按性能可分为导电功能膜、磁性功能膜、光学功能 膜、分离膜、催化膜和气敏膜等

p真空基本知识 (1)真空和它的单位 真空是指气体被移去的空间，该空间的压强低于一 个标准大气压，处于气体比较稀薄的状态。 描述真空的物理量主要有真空度、压强、气体分子 密度、气体分子的平均自由程等。 1 Torr 1 mmHg 133.322 Pa; 1atm=760mmHg=1.013×105Pa; 1 bar =105 Pa

p 真空基本知识 (1) 真空和它的单位 真空是指气体被移去的空间，该空间的压强低于一 个标准大气压，处于气体比较稀薄的状态。 描述真空的物理量主要有真空度、压强、气体分子 密度、气体分子的平均自由程等。 1 Torr ＝ 1 mmHg ＝ 133.322 Pa； 1 atm ＝ 760 mmHg＝ 1.013×105 Pa； 1 bar ＝ 105 Pa

(2)真空区域的划分 为了研究真空和实际应用的方便，常将真空划分为 粗真空、低真空、高真空、超高真空、极高真空等几个 等级。 表10.1真空范围 真空度等级 压强范围/Pa 粗真空 1.013×105≈1.33×103 低真空 1.33×103≈1.33×10- 高真空 1.33×10-1~1.33×10-6 超高真空 1.33×10-6~1.33×10-12 极高真空 <1.33×10-12

(2) 真空区域的划分 为了研究真空和实际应用的方便，常将真空划分为 粗真空、低真空、高真空、超高真空、极高真空等几个 等级

(3)气体与蒸气 气体的临界温度：当高于一定温度时，气体无论如 何压缩都不会液化的温度。 利用临界温度区分气体与蒸气，温度高于临界温度 的气态物质为气体，低于临界温度的气态物质为蒸气。 表10.2一些物质的临界温度 物质 临界温度/℃ 物质 临界温度/℃ N2 -267.8 Ar -122.4 H2 -241.0 02 -118.0 乙醚 194.0 乙醇 243.0 NH 132.4 Fe 3700.0

(3) 气体与蒸气 气体的临界温度：当高于一定温度时，气体无论如 何压缩都不会液化的温度。 利用临界温度区分气体与蒸气，温度高于临界温度 的气态物质为气体，低于临界温度的气态物质为蒸气

(4)真空的测量 在制备薄膜的技术中，常用的真空计有热偶真空计 和电离真空计。 热偶真空计：利用压强在一定的低真空范围内，气 体热传导量与压强成正比的特性制备而成的真空计，测 量范围一般为l04~10-2Pa。 电离真空计：利用气体电离产生的离子流与压强成 正比的原理来测量真空度，测量范围为l01~l06Pa,是 目前测量高真空的主要仪器

(4) 真空的测量 在制备薄膜的技术中，常用的真空计有热偶真空计 和电离真空计。 热偶真空计：利用压强在一定的低真空范围内，气 体热传导量与压强成正比的特性制备而成的真空计，测 量范围一般为104～10-2 Pa。 电离真空计：利用气体电离产生的离子流与压强成 正比的原理来测量真空度，测量范围为10-1~10-6 Pa，是 目前测量高真空的主要仪器

p薄膜制备技术 (I)物理气相沉积(PVD) 定义：采用物理方法使物质的原子或分子逸出，然 后沉积在基片上形成薄膜的工艺。 根据使物质的原子或分子逸出的方法不同，又可分 为真空蒸发、溅射和离子镀等

p 薄膜制备技术 (1) 物理气相沉积(PVD) 定义：采用物理方法使物质的原子或分子逸出，然 后沉积在基片上形成薄膜的工艺。 根据使物质的原子或分子逸出的方法不同，又可分 为真空蒸发、溅射和离子镀等

)真空蒸发技术 p真空蒸发原理 衬底加热器 真空室 衬底 可排气系统 2988 蒸发物质 蒸发面 加热器 钟罩 图10.4真空蒸发成膜原理

1) 真空蒸发技术 p 真空蒸发原理 图10.4 真空蒸发成膜原理

p 电阻加热 有些材料可以做成丝状或片状作为电阻元件直接通 电进行加热，使其原子或分子在高温下挥发出来，如铁、 铬、钛等。 但是，对于大多数材料，特别是化合物等不导电或 不易制成电阻元件的材料，一般采用间接加热方法，即 将材料放在电热元件上进行加热，电热元件通常用钨、 钼、钽、铂、碳等制成。 特点：通常用于蒸发温度小于1500°C的铝、金、银 等金属，以及硫化物、氟化物、某些氧化物等

p 电阻加热 有些材料可以做成丝状或片状作为电阻元件直接通 电进行加热，使其原子或分子在高温下挥发出来，如铁、 铬、钛等。 但是，对于大多数材料，特别是化合物等不导电或 不易制成电阻元件的材料，一般采用间接加热方法，即 将材料放在电热元件上进行加热，电热元件通常用钨、 钼、钽、铂、碳等制成。 特点：通常用于蒸发温度小于1500℃的铝、金、银 等金属，以及硫化物、氟化物、某些氧化物等