薄膜物理与技术基本概念常识大全
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膜是什么?新华字典:膜:①动植物体内象薄皮的组织;②象膜的薄皮。
这种解释“膜”就是薄皮,因此又有薄膜之说,我们所要探讨的特指薄膜。
至于其他的膜种比如耳膜、骨膜、肋膜由医学界研究,还有敏感部位与节操有关的膜大部分被腐败的领导们研究了,在此也不做赘述。
薄膜又是什么呢?《薄膜科学与技术》:膜是两个几何学平行平面向所夹的物质。
薄膜多数是由一个个的原子以无规则的方式射到平整表面上,并使其凝结而形成的,在薄膜形成的初期,由于原子的表面迁移、生核等,从徽观上,所得到的物质多数为是丘陵似的岛状结构,在这种状态下从宏观上可看作是各向同性且均匀,这种物质即为薄膜。
通俗讲薄膜就是贴皮:A物质(可以多种构成)以原子或离子态附着在B物质上,且A物质同时满足以下几个条件:薄、匀、牢、密,各种涂层形成的表面都可以叫做薄膜。
多薄才可以叫薄膜呢?木有严格定义,一般来说应该比B物质薄、不影响B物质使用且能够起保护作用或提高B物质功能属性。
薄膜起什么作用?首先是保护,薄膜附着在机体上,可以首先磨损薄膜,防腐蚀耐磨损;其次是改性,使原来的物质具备薄膜的物理属性:提高硬度、提高耐高温能力、降低摩擦系数;第三改变颜色,使机体更炫更美。
薄膜的物理属性有哪些?1、有一定的厚度,无论多薄的膜,都有一定的厚度;2、薄膜有一定的致密性,孔隙率越小致密性越大,膜的质量月好;3、有一定的硬度,根据使用要求不同,薄膜应该满足相应的硬度需求,由于薄膜的构成和制备工艺不同硬度也千差万别;4、有一定的结合力,薄膜和机体的结合力应该满足使用要求;其结合力的强度决定于薄膜的构成和制备工艺;5、薄膜有特定的色泽,薄膜成分不同会产生万紫千红、色彩斑斓的表面颜色,根据需求选择适合的元素搭配。
薄膜有哪些分类?致密性薄膜从大类上可分为装饰膜和功能膜两种。
功能膜又可以分成硬膜和润滑膜。
如何测量膜的硬度?硬度是材料抵抗异物压入的能力,是材料多种力学性能的综合表现。
通常的硬度计都是通过压痕尺寸检测来计算硬度的。
薄膜材料制备原理、技术及应用知识点1一、名词解释1. 气体分子的平均自由程:自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间,经过的直线路程。
对个别分子而言,自由程时长时短,但大量分子的自由程具有确定的统计规律。
气体分子相继两次碰撞间所走路程的平均值。
2. 物理气相沉积(PVD):物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)技术表示在真空条件下,采用物理方法,将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
物理气相沉积的主要方法有,真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜,及分子束外延等。
发展到目前,物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
3. 化学气相沉积(CVD):化学气相沉积(Chemical vapor deposition,简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。
它本质上属于原子范畴的气态传质过程。
4. 等离子体鞘层电位:等离子区与物体表面的电位差值ΔV p即所谓的鞘层电位。
在等离子体中放入一个金属板,由于电子和离子做热运动,而电子比离子的质量小,热速度就比离子大,先到达金属板,这样金属板带上负电,板附近有一层离子,于是形成了一个小局域电场,该电场加速了离子,减速电子,最终稳定了以后,就形成了鞘层结构,该金属板稳定后具有一个电势,称为悬浮电位。
5. 溅射产额:即单位入射离子轰击靶极溅出原子的平均数,与入射离子的能量有关。
6. 自偏压效应:在射频电场起作用的同时,靶材会自动地处于一个负电位下,导致气体离子对其产生自发的轰击和溅射。
7. 磁控溅射:在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场,借助于靶表面上形成的正交电磁场,把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率,增加离子密度和能量,从而实现高速率溅射的过程。
1、为什么要真空?真空的概念?真空的用途?答:真空蒸发、溅射镀膜和离子镀膜等常称为物理气相沉积(PVD法)是基本的薄膜制作技术。
他们均要求淀积薄膜的空间要有一定的真空度。
因此,真空技术是薄膜制作技术的基础,获得并保持所需的真空环境,是镀膜的必要条件。
所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。
同正常的大气相比,是比较稀薄的气体状态。
粗真空(105~102Pa):真空浸渍工艺低真空(102~10-1):真空热处理高真空(10-1~10-6):分子按直线飞行超高真空(< 10-6):一得到纯净的气体;二获得纯净的固体表面2、分子的三种速率答:最可几速度:平均速度:均方根速度:3、气体的临界温度:对于每种气体都有一个特定的温度,高于此温度时,气体无论如何压缩都不会液化,这个温度称为该气体的临界温度。
利用临界温度来区分气体与液体。
高于临界温度的气态物质称为气体,低于临界温度称为蒸汽。
极限压强(极限真空):对于任何一个真空系统而言,都不可能得到绝对真空(p=0),而是具有一定的压强Pu,称为极限压强(或极限真空),这是该系统所能达到的最低压强,是真空系统是否满足镀膜需要的重要指标之一。
4、溅射:所谓溅射,是指何能粒子轰击固体表面(靶),使固体原子(或分子)从表面射出的现象。
5、CVD(化学气相沉积):化学气相沉积是一种化学气相生长法,简称CVD技术。
这种方法是把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的单质气体供给基片,利用加热、等离子体、紫外光乃至激光等能源,借助气相作用或在基片表面的化学反应(热分解或化学合成)生成要求的薄膜。
6、薄膜的组织结构:是指它的结晶形态,分为四种类型:无定型结构、多晶结构、纤维结构和单晶结构。
7、薄膜的缺陷:在薄膜的生长和形成过程中各种缺陷都会进入到薄膜之中。
这些缺陷对薄膜产生重要的影响。
他们与薄膜制作工艺密切相关。
点缺陷:在基体温度低时或蒸发过程中温度的急剧变化会在薄膜中产生许多点缺陷,这些点缺陷对薄膜电阻率产生较大影响。
真空基础1、 薄膜的定义2、 真空如何定义(概念)?利用外力将一定密闭空间内的气体分子移走,使该空间内的气压小于 1 个大气压,则该空间内的气体的物理状态就被称为真空。
注意:真空,实际上指的是一种低压的、稀薄的气体状态,而不是指“没有任何物质存在”! 3、 真空的分类?真空区域划分?有哪些单位制?如何换算?真空可分为:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧→→→→atm 760/1 mmHg 1 torr 1mmHg in /lbf 1 PSI 1FPS dyne/cm 10 bar 1 CGS m /N 1 Pa 1SI MKS 2262==制)毫末汞柱制(=制)英制(=制)厘米克秒制(=制)制,即国际单位制( 1 N =105 dyne =0.225 lbf 1 atm =760 mmHg (torr )=1.013×105 Pa =1.013 bar4、真空泵可分为哪两大类?简述包括的常用真空泵类型及其工作压强范围。
5、分析说明实用的真空抽气系统为什么往往需要多种真空组成复合抽气系统?从大气压力开始抽气,没有一种真空泵可以涵盖从1 atm到10-8Pa的工作范围,真空泵往往需要多种泵组合构成复合抽气系统,实现以更高的抽气效率达到所需的高真空!6、按测量原理真空计如何分类?7、真空与薄膜材料制备有何关系?几乎所有的现代薄膜材料制备都需要在真空或较低的气压条件下进行,都涉及真空下气相的产生、输运和反应过程。
了解真空的基本概念和知识,掌握真空的获得和测量技术基础知识是了解薄膜材料制备技术的基础!8、气体分子平均自由程概念薄膜沉积的物理方法1、什么是物理气相沉积(PVD)?PVD镀膜的三个关键过程。
PVD的概念:在真空度较高的环境下,通过加热或高能粒子轰击的方法使源材料逸出沉积物质粒子(可以是原子、分子或离子),这些粒子在基片上沉积形成薄膜的技术。
其技术关键在于:如何将源材料转变为气相粒子(而非CVD的化学反应)!2、在工程基于气相粒子发射方式不同而将PVD技术分为哪几类?3、简述真空蒸发镀膜。
第一章真空技术基础1、膜的定义及分类。
答:当固体或液体的一维线性尺度远远小于它的其他二维尺度时,我们将这样的固体或液体称为膜。
通常,膜可分为两类:(1)厚度大于1mm的膜,称为厚膜;(2)厚度小于1mm的膜,称为薄膜。
2、人类所接触的真空大体上可分为哪两种答:(1)宇宙空间所存在的真空,称之为“自然真空”;(2)人们用真空泵抽调容器中的气体所获得的真空,称之为“人为真空”。
3、何为真空、绝对真空及相对真空答:不论哪一种类型上的真空,只要在给定空间内,气体压强低于一个大气压的气体状态,均称之为真空。
完全没有气体的空间状态称为绝对真空。
目前,即使采用最先进的真空制备手段所能达到的最低压强下,每立方厘米体积中仍有几百个气体分子。
因此,平时我们所说的真空均指相对真空状态。
4、毫米汞柱和托答:“毫米汞柱(mmHg)”是人类使用最早、最广泛的压强单位,它是通过直接度量长度来获得真空的大小。
1958 年,为了纪念托里拆利,用“托(Torr)”,代替了毫米汞柱。
1 托就是指在标准状态下,1 毫米汞柱对单位面积上的压力,表示为1Torr=1mmHg。
5、真空区域是如何划分的答:为了研究真空和实际使用方便,常常根据各压强范围内不同的物理特点,把真空划分为以下几个区域:(1)粗真空:l′105 ~ l′102 Pa,(2)低真空:l′102 ~ 1′10-1Pa,(3)高真空:l′10-1 ~ 1′10-6Pa和(4)超高真空:< 1′10-6Pa。
6、真空各区域的气体分子运动规律。
答:(1)粗真空下,气态空间近似为大气状态,分子仍以热运动为主,分子之间碰撞十分频繁;(2)低真空是气体分子的流动逐渐从黏滞流状态向分子状态过渡,气体分子间和分子与器壁间的碰撞次数差不多;(3)高真空时,气体分子的流动已为分子流,气体分子与容器壁之间的碰撞为主,而且碰撞次数大大减少,在高真空下蒸发的材料,其粒子将沿直线飞行;(4)在超高真空时,气体的分子数目更少,几乎不存在分子间的碰撞,分子与器壁的碰撞机会也更少了。
薄膜物理基础知识大全第一章:最可几速度:平均速度:均方根速度:平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程;其统计平均值成为平均自由程。
常用压强单位的换算 1Torr=133.322 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa真空区域的划分、真空计、各种真空泵粗真空 1×105 to 1×102 Pa低真空 1×102 to 1×10-1 Pa高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa超高真空 <1×10-6 PaMRT M RT m kT v a 59.188===ππM RT M RT m kT v r 73.133===P kT 22πσλ=M RT M RT m kT v m 41.122===旋转式机械真空泵油扩散泵复合分子泵属于气体传输泵,即通过气体吸入并排出真空泵从而达到排气的目的分子筛吸附泵钛升华泵溅射离子泵低温泵属于气体捕获泵,即通过各种吸气材料特有的吸气作用将被抽气体吸除,以达到所需真空。
不需要油作为介质,又称为无油泵绝对真空计:U型压力计、压缩式真空计相对真空计:放电真空计、热传导真空计、电离真空计机械泵、扩散泵、分子泵的工作原理,真空计的工作原理第二章:1. 什么是饱和蒸气压、蒸发温度?在一定温度下,真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出来的压力规定物质在饱和蒸气压为10-2Torr 时的温度2.克-克方程及其意义?3. 蒸发速率、温度变化对其影响?根据气体分子运动论,在气体压力为P 时,单位时间内碰撞单位面积器壁上的分子数量,即碰撞分子流量(通量或蒸发速率)J :蒸发源温度微小变化就可以引起蒸发速率的很大变化4. 平均自由程与碰撞几率的概念。
蒸发分子在两次碰撞之间所飞行的平均距离热平衡条件下,单位时间通过单位面积的气体分子数为5. 点蒸发源和小平面蒸发源特性?能够从各个方向蒸发等量材料的微小球状蒸发源称为点蒸发源(点源)。
薄膜物理复习资料薄膜为什么受到重视?1,薄膜物理是物理学(特别是固体物理学)的重要分⽀,发展形成⾃⼰的体系--理论与实验(2)薄膜材料具有⼴泛的电、光、声、热、磁等应⽤场合许多制品(⼑具、容器、管道、板材等)主要决定于其表层特性⽽不是整体特性/ 电⼦元器件(微电⼦、光电⼦)是建⽴在发展于表⾯或表⾯近层的物理效应基础上/ 微电⼦器件、固体电⼦器件提⾼性能、⼩型化的关键—相关薄膜材料的制备和研究(3)薄膜具有许多明显不同于块材料的特性,如晶体结构多为⾮晶态、亚稳态等, 这些特性称为反常结构与特性—为薄膜所特有(值得研究和利⽤)/不仅是材料学研究的重要领域,也为发展新型功能材料开辟了⼴阔途径。
(⾮平衡冶⾦、⾮晶态⽣长、超微细结构、纳⽶材料…….)(4)薄膜材料是现代材料科学发展最迅速的⼀个分⽀。
现在科学技术的发展,特别是微电⼦技术的发展,打破了过去体材料的⼀统天下。
过去需要众多材料组合才能实现的功能,现在仅仅需要少数⼏个器件或者⼀块集成电路板就可以完成。
⽽薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术⼿段。
(5)器件的微⼩型化不仅可以保持器件原有的功能,⽽且可以使之更强化,随着器件的尺⼨减⼩以⾄于接近电⼦或其他离⼦量⼦化运动的微观尺度,薄膜材料或其器件讲显⽰出许多全新的物理现象。
薄膜技术作为器件微型化的关键技术,是制备这类具有新型功能器件的有效⼿段。
(6)每种材料的性能都有其局限性。
薄膜技术作为材料制备的有效⼿段,可以将各种不同的材料灵活地组合在⼀起,构成具有友谊特性的复杂材料体系,发挥每种材料各⾃的优势,避免单⼀材料的局限性。
薄膜(thin film):由物理⽓相沉积(PVD)、化学⽓相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄层。
●厚膜(thick film):由涂覆在基板表⾯的悬浮液、膏状物经⼲燥、煅烧⽽形成。
薄膜材料的特点1.薄膜材料属于介观范畴,具有量⼦尺⼨效应;2.薄膜表⾯积与体积之⽐很⼤,表⾯能级很⼤,对膜内电⼦输运影响很⼤;3.薄膜界⾯态复杂,⼒学因素和电学因素交相作⽤,内应⼒和量⼦隧穿效应同时存在,对薄膜⽣长和微结构影响巨⼤;4.异常结构和⾮理想化学计量⽐特性明显;5.可实⾏多层膜复合,如超晶格。
一、薄膜:采用一定方法,使处于某种状态的一种或几种物质(原材料)基团以物理或化学方式附着于衬底材料表面,在衬底材料表面形成的一层新物质。
制备分类:二、气体与蒸汽:临界温度——对于每种气体都有一个特定温度,高于此温度,气体无论如何被压缩都不会液化。
利用室温和临界温度来区分气体和蒸汽:临界温度低于室温的气态物质称气体;临界温度高于室温的气态物质称为蒸汽。
饱和蒸汽压:把各种固液体放入密闭的容器中,在任何温度下都会蒸发,蒸发出来的气压称为蒸汽压。
在一定温度下,单位时间内蒸发出来的分子数与凝结在器壁和回到蒸发物质的分子数相等时的蒸汽压称为饱和蒸汽压。
蒸发温度:规定为饱和蒸汽压=1.33Pa时的温度。
压强单位:1Bar=10^5 pa ,1Atm=101325Pa ,1Torr=133.322Pa 1N/m^2=1pa真空:指定空间内,低于一个大气压的气体状态。
真空特点:压强低,分子稀薄,分子的平均自由程长。
真空划分:平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为“自由程”,其统计平均值称为..平均自由程越长,气体分子数密度越小,压强越小。
真空获得(真空泵)机械泵、罗茨泵(低真空);分子泵、扩散泵(高真空);!看书。
热偶真空计的工作原理:灯丝产生的热量Q以如下三种方式向周围散发,即辐射热量Q1,灯丝与热偶丝的传导热量Q2,气体分子碰撞灯丝带走的热量Q3,热平衡时,Q1,Q2不变,Q3与气体分子数有关。
即:Q=Q1 辐射+Q2传导+Q3气体分子带走热量在0.1~100Pa范围内,气体热导率随气体压力的增加而上升,这时热偶规才能测出真空度。
气压过高时,气体热导率不随压力变化而变化。
•气压过低时,气体热导率引起的变化Q3比Q太小,不灵敏,也不能测量。
电离真空计:电离真空规由阴极、阳极和离子收集极三个电极组成。
类似于一真空三极管,灯丝发射电子与气体分子碰撞使其电离,气体分子电离的多少与气体分子密度成正比,即与压强成正比,根据离子电流大小测量真空度。
1.1薄膜概述作业题:什么是薄膜1.薄膜的定义(1):由单个的原子、离子、原子团无规则地入射到基板表面,经表面附着、迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层固态物质。
定义(2):采用特定的制备方法在基板表面上生长得到的一薄层固态物质。
·薄膜的尺度:通常:薄膜< 1μm 厚膜>10μm·微电子电路的工艺有哪些方法实现?答:光刻、镀膜、电子束。
1.2 薄膜结构和缺陷作业题:蒸发薄膜微观结构随基片温度的变化如何改变?低温时,扩散速率小,成核数目有限,形成不致带有纵向气孔的葡萄结构;随着温度升高,扩散速率增大,形成紧密堆积纤维状晶粒然后转为完全之谜的柱状晶体结构;温度再升高,晶粒尺寸随凝结温度升高二增大,结构变为等轴晶貌。
其他:·薄膜主要缺陷类型及特点?薄膜的缺陷分为:点缺陷(晶格排列出现只涉及到单个晶格格点,典型构型是空位和填隙原子,点缺陷不能用电子显微镜直接观测到,点缺陷种类确定后,它的形成能是一个定值)、位错(在薄膜中最常遇到,是晶格结构中一种“线性”不完整结构,位错大部分从薄膜表面伸向基体表面,并在位错周围产生畸变)、晶格间界(薄膜由于含有许多小晶粒,故晶粒间界面积比较大)和层错缺陷(由原子错排产生,在小岛间的边界处出现,当聚合并的小岛再长大时反映层错缺陷的衍射衬度就会消失)。
·薄膜晶粒织构(组织结构)模型:(能区分)·薄膜结构是指哪些结构?其特点是什么?(1)薄膜结构:组织结构(包含无定形结构、多晶结构、纤维结构、单晶结构)、晶体结构、表面结构。
(2)特点:组织结构:薄膜的结晶形态晶体结构:多数情况下,薄膜中晶粒的晶格结构与体材料相同,只是晶粒取向和晶粒尺寸不同,晶格常数也不同。
表面结构: a、呈柱状颗粒和空位组合结构;b、柱状体几乎垂直于基片表面生长,而且上下端尺寸基本相同;c、平行于基片表面的层与层之间有明显的界面;1.3 薄膜的形成作业题:1.薄膜生长的三个过程一、吸附、表面扩散与凝结过程二、核形成与生长过程三、连续薄膜的形成(岛形成与生长过程。
薄膜物理与技术薄膜物理与技术第⼀章1、真空:低于⼀个⼤⽓压的⽓体空间。
P12、真空度与压强的关系:真空度越低,压强越⾼。
P13、1Torr = 1/760 atm =133.322Pa.(或1Pa=7.5×10-3Torr)P24、平均⾃由程:每个分⼦在连续两次碰撞之间的路程。
P55、余弦定律:碰撞于固体表⾯的分⼦,它们飞离表⾯的⽅向与原⼊射⽅向⽆关,并按与表⾯法线⽅向所成⾓度θ的余弦进⾏分布。
P76、极限压强(或极限真空):对于任何⼀个真空系统⽽⾔,都不可能得到绝对真空(p=0),⽽是具有⼀定的压强。
P77、抽⽓速率:在规定压强下单位时间所抽出⽓体的体积,它决定抽真空所需要的时间。
P78、机械泵的原理:利⽤机械⼒压缩和排除⽓体。
P89、分⼦泵的⼯作原理:靠⾼速转动的转⼦碰撞⽓体分⼦并把它驱向排⽓⼝,由前级泵抽⾛,⽽使被抽容器获得超⾼真空。
P13第⼆章1、真空蒸发镀膜的三个基本过程:P17(1)加热蒸发过程:……(2)⽓化原⼦或分⼦在蒸发源与基⽚之间的输运:……(3)蒸发原⼦或分⼦在基⽚表⾯上的淀积过程:……2、为什么真空蒸发镀膜的三个过程必须在空⽓⾮常稀薄的真空环境中进⾏?P18答:如果不是真空环境,蒸发物原⼦或分⼦将与⼤量空⽓分⼦碰撞,使膜层受到严重污染,甚⾄形成氧化物;或者蒸发源被加热氧化烧毁;或者由于空⽓分⼦的碰撞阻挡,难以形成均匀连续的薄膜。
3、饱和蒸⽓压:在⼀定温度下,真空室内蒸发物质的蒸⽓与固体或液体平衡过程中所表现出的压⼒。
P184、蒸发温度:物质在饱和蒸⽓压为10-2托时的温度。
P185、碰撞⼏率:。
P236、点蒸发源:能够从各个⽅向蒸发等量材料的微⼩球状蒸发源。
P25-27计算:公式2-28、2-337、蒸发源与基板的相对位置配置P33(1)点源与基板相对位置的配置:为了获得均匀膜厚,点源必须配置在基板所围成的球体中⼼。
(2)⼩平⾯源与基板相对位置的配置:当⼩平⾯源为球形⼯作架的⼀部分时,该⼩平⾯蒸发源蒸发时,在内球体表⾯上的膜厚分布是均匀的。
第一章
薄膜:所谓薄膜是指在基板的垂直方向上所堆积的1-10的原子层或分子层。
在此方向上薄膜具有微观结构。
真空的划分:在薄膜技术领域,人为地将真空环境粗略地划分为:低真空>102Pa,中真空102~10-1 Pa,高真空10-1~10-5 Pa,超高真空<10-5 Pa
临界温度:在市级工程中,常会碰到各种气态物质,对于每种气体都有一个特定的温度,高于此温度时,气体无论如何压缩都不会液化,这个温度称为临界温度。
最可几速率:气体分子分布在V M处取得极大值,就把V M称为最概然速率。
平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程,其平均值λ=
称为
2πσ∧2n
平均自由程。
4
入射频率:单位时间内,在单位面积的器壁上碰撞的气体分子数称为入射频率。
第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识1一.软包装之薄膜的定义1二.塑料阻透性技术介绍21.塑料的阻透性22.透过系数23.常用中高阻透性塑料的透过系数24.名词解释25.塑料阻透方式36.多层复合材料的阻透性公式:37.多层共挤出复合的方式38.国内外较普遍的阻透复合方式49.中、高阻隔复合材料的标准410、无菌包装的物理性能和机械性能指标4三、复合包装材料4四、多层复合技术6五、多层共挤复合高阻隔薄膜7七、常用的阻隔材料9八. 应用实例9十一、塑料的热封性11第二部分共挤吹膜的生产、工艺技术和应用12第一章基本原料介绍12一、常用塑料包装材料简介12二.粘合树脂的介绍(常用粘合性聚合物)181、酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(简称EVA改性粘合树脂)182、酸酐改性的线形低密度聚乙烯聚合物(简称LLDPE粘合树脂)183、酸酐改性的聚丙烯聚合物(简称PP粘合树脂)194、酸酐改性的高密度聚乙烯聚合物(简称HDPE粘合树脂)195、乙烯和甲基丙烯酸酯的共聚物(主要用于涂布)略196、粘结性树脂的性能及其在共挤复合中的应用19第三部分塑料原料名称中英文对照表20第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识一.软包装之薄膜的定义在国家包装通用术语(GB4122—83)中,软包装的定义为:软包装是指在充填或取出内装物后,容器形状可发生变化的包装。
用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。
一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。
塑料薄膜透明、柔韧,具有良好的耐水性、防潮性和阻气性、机械强度较好,化学性质稳定,耐油脂,易于印刷精美图文,可以热封制袋。
它能满足各种物品的包装要求,是用于包装易存、易放的方便食品,生活用品,超级市场的小包装商品的理想材料。
以塑料薄膜为主的软包装印刷在包装印刷中占有重要地位。
据统计,从1980年以来,世界上一些先进国家的塑料包装占整个包装印刷的32.5%~44%。
薄膜物理基础知识大全 第一章:最可几速度:平均速度:均方根速度:平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程;其统计平均值成为平均自由程。
常用压强单位的换算 1Torr=133.322 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr 1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa 真空区域的划分、真空计、各种真空泵 粗真空 1×105 to 1×102 Pa 低真空 1×102 to 1×10-1 Pa 高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa 超高真空 <1×10-6 Pa 旋转式机械真空泵 油扩散泵 复合分子泵属于气体传输泵,即通过气体吸入并排出真空泵从而达到排气的目的 分子筛吸附泵 钛升华泵 溅射离子泵 低温泵属于气体捕获泵,即通过各种吸气材料特有的吸气作用将被抽气体吸除,以达到所需真空。
不需要油作为介质,又称为无油泵 绝对真空计:U 型压力计、压缩式真空计 相对真空计:放电真空计、热传导真空计、电离真空计机械泵、扩散泵、分子泵的工作原理,真空计的工作原理 第二章: 1.什么是饱和蒸气压、蒸发温度?在一定温度下,真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出来的压力 规定物质在饱和蒸气压为10-2Torr 时的温度 2. 克-克方程及其意义? 3.蒸发速率、温度变化对其影响?根据气体分子运动论,在气体压力为P 时,单位时间内碰撞单位面积器壁上的分子数量,即碰撞分子流量(通量或蒸发速率)J :蒸发源温度微小变化就可以引起蒸发速率的很大变化4.平均自由程与碰撞几率的概念。
蒸发分子在两次碰撞之间所飞行的平均距离MRTM RT mkTv m 41.122===MRTM RT m kT v a 59.188===ππMRTM RT m kT v r 73.133===PkT22πσλ=()s g vv V V T H dT dP -=RTH C P v v -=ln热平衡条件下,单位时间通过单位面积的气体分子数为5.点蒸发源和小平面蒸发源特性?能够从各个方向蒸发等量材料的微小球状蒸发源称为点蒸发源(点源)。
这种蒸发源的发射特性具有方向性,使得在alpha 角方向蒸发的材料质量和cos(alpha) 成正比。
6.拉乌尔定律?如何控制合金薄膜的组分?在定温下,在稀溶液中,溶剂的蒸气压等于纯溶剂蒸气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数在真空蒸发法制作合金薄膜时,为保证薄膜组成,经常采用瞬时蒸发法、双蒸发源法等。
7.MBE的特点?(分子束外延)外延: 在一定的单晶材料衬底上,沿衬底某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。
1)MBE可以严格控制薄膜生长过程和生长速率。
MBE虽然也是以气体分子论为基础的蒸发过程,但它并不以蒸发温度为控制参数,而是以四极质谱、原子吸收光谱等近代分析仪器,精密控制分子束的种类和强度。
2)MBE是一个超高真空的物理淀积过程,即不需要中间化学反应,又不受质量输运的影响,利用快门可对生长和中断进行瞬时控制。
薄膜组成和掺杂浓度可以随源的变化作迅速调整。
3)MBE的衬底温度低,降低了界面上热膨胀引入的晶格失配效应和衬底杂质对外延层自掺杂扩散的影响。
4)MBE是一个动力学过程,即将入射的中性粒子(原子或分子)一个一个地堆积在衬底上进行生长,而不是一个热力学过程,所以它可以生长普通热平衡生长难以生长的薄膜。
5)MBE生长速率低,相当于每秒生长一个单原子层,有利于精确控制薄膜厚度、结构和成分,形成陡峭的异质结结构。
特别适合生长超晶格材料。
6)MBE在超高真空下进行,可以利用多种表面分析仪器实时进行成分、结构及生长过程分析,进行科学研究。
8.膜厚的定义?监控方法?厚度:是指两个完全平整的平行平面之间的距离。
理想薄膜厚度:基片表面到薄膜表面之间的距离。
监控方式见书上详解P50第二章:1.溅射镀膜与真空镀膜相比,有何特点?1)任何物质都可以溅射,尤其是高熔点金属、低蒸气压元素和化合物;2)溅射薄膜与衬底的附着性好;3)溅射镀膜的密度高、针孔少,膜层纯度高;4)膜层厚度可控性和重复性好。
5)溅射设备复杂,需要高压装置;6)成膜速率较低(0.01-0.5 m)。
2.正常辉光放电和异常辉光放电的特征?在正常辉光放电区,阴极有效放电面积随电流增加而增大,从而使有效区内电流密度保持恒定。
当整个阴极均成为有效放电区域后,只有增加阴极电流密度,才能增大电流,形成均匀而稳定的“异常辉光放电”,并均匀覆盖基片,这个放电区就是溅射区域。
3.射频辉光放电的特点?i.在辉光放电空间产生的电子可以获得足够的能量,足以产生碰撞电离;ii.由于减少了放电对二次电子的依赖,降低了击穿电压;iii.射频电压可以通过各种阻抗偶合,所以电极可以是非金属材料。
4. 溅射的概念及溅射参数。
溅射是指荷能粒子轰击固体表面(靶),使固体原子或者分子从表面射出的现象。
1) 溅射阈值2) 溅射率及其影响因素 3) 溅射粒子的速度和能量分布 4) 溅射原子的角度分布 5) 溅射率的计算5.溅射机理溅射现象是被电离气体的离子在电场中加速并轰击靶面,而将能量传递给碰撞处的原子,导致很小的局部区域产生高温,使靶材融化,发生热蒸发。
溅射完全是一个动量转移过程该理论认为,低能离子碰撞靶时,不能直接从表面溅射出原子,而是把动量传递给被碰撞的原子,引起原子的级联碰撞。
这种碰撞沿晶体点阵的各个方向进行。
碰撞因在最紧密排列的方向上最有效,结果晶体表面的原子从近邻原子得到越来越多的能量。
当原子的能量大于结合能时,就从表面溅射出来 6.二极直流溅射、偏压溅射、三极或四极溅射、射频溅射、磁控溅射、离子束溅射系统的结构和原理 二极直流溅射:是依赖离子轰击阴极所发射的次级电子来维持辉光放电 靶与基板的距离以大于阴极暗区的3-4倍为宜。
直流二极溅射 射频二极溅射偏压溅射:结构、基片施加负偏压。
三极或四极溅射:热阴极发射的电子与阳极产生等离子体 靶相对于该等离子体为负电位、为使放电稳定,增加第四个电极——稳定化电极射频溅射:等离子体中的电子容易在射频场中吸收能量并在电场内振荡,与工作气体的碰撞几率增大,从而使击穿电压和放电电压显著降低。
磁控溅射:使用了磁控靶在阴极靶的表面上形成一个正交的电磁场。
溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速成为高能电子,但是它并不直接飞向阳极,而在电场和磁场的作用下作摆线运动。
高能电子束缚在阴极表面与工作气体分子发生碰撞,传递能量,并成为低能电子。
离子束溅射系统:离子束由惰性气体或反应气体的离子组成,离子能量高,它们打到由薄膜材料构成的靶上,引起靶原子溅射,并在衬底上形成薄膜。
第四章:1. 离子镀膜系统工作的必要条件? 1)造成一个气体放电的空间;2) 将镀料原子(金属原子或非金属原子)引进放电空间,使其部分离化。
2. 离子镀膜的原理及薄膜形成条件? 淀积过程μ为淀积原子在基片表面的淀积速率;ρ为薄膜质量密度;M 为淀积物质的摩尔质量;N A 阿佛加德罗常数。
溅射过程:j 是入射离子形成的电流密度3. 离子镀膜技术的分类? 按薄膜材料气化方式分类:jn n >41060AN n Mρμ-=316219100.6310/1.610j j n j cm s --==⨯⋅⨯电阻加热、电子束加热、高频感应加热、阴极弧光放电加热等。
按原子或分子电离和激活方式分类:辉光放电型、电子束型、热电子型、电弧放电型、以及各种离子源。
4. 直流二极离子镀、三极和多阴极离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀的原理和特点?直流二极离子镀:利用二极间的辉光放电产生离子、并由基板所加的负电压对其加速 轰击离子能量大,引起基片温度升高,薄膜表面粗糙,质量差;工艺参数难于控制。
附着力方面优于其它的离子镀方法。
三极和多阴极离子镀: 1) 可实现低气压下的离子镀膜。
真空度比二级型离子镀的真空度大约高一个数量级。
所以,镀膜质量好,光泽致密2) 通过改变辅助阴极(多阴极)的灯丝电流来控制放电状态。
3)避免了直流二极型离子镀溅射严重、成膜粗糙、温升高而难以控制的弱点。
活性反应离子镀:在离子镀膜基础上,若导入与金属蒸气起反应的气体,如O2、N2、C2H2、CH4等代替Ar 或掺入Ar 之中,并用各种不同的放电方式使金属蒸气和反应气体的分子、原子激活、离化、使其活化,促进其间的化学反应,在基片表面就可以获得化合物薄膜,这种方法称为活性反应离子镀法。
特点: 1) 电离增加了反应物的活性,在温度较低的情况下就能获得附着性能良好的碳化物、氮化物薄膜。
2) 可以在任何材料上制备薄膜,并可获得多种化合物薄膜。
3) 淀积速率高。
4)调节或改变蒸发速率及反应气体压力可以十分方便地制取不同配比、不同结构、不同性质的同类化合物。
5) 由于采用了大功率、高功率密度的电子束蒸发源,几乎可以蒸镀所有金属和化合物。
6)清洁,无公害。
射频离子镀:(1)以蒸发源为中心的蒸发区; (2)以线圈为中心的离化区;(3)以基板为中心,使生成的离子加速,并沉积在基板 特点: a) 蒸发、离化、加速三种过程可分别独立控制,离化率靠射频激励,而不是靠加速直流电场,基板周围不产生阴极暗区。
b) 在10-1-l0-3 Pa 的较低工作压力下也能稳定放电,而且离化率较高,薄膜质量好。
c) 容易进行反应离子镀。
d) 和其它离子镀方法相比,基板温升低而且较容易控制。
第五章: 1. CVD 热力学分析的主要目的?预测某些特定条件下某些CVD 反应的可行性(化学反应的方向和限度)。
2. CVD 过程自由能与反应平衡常数的过程判据? 小于零则反应3.CVD 热力学基本内容?反应速率及其影响因素?反应动力学是一个把反应热力学预言变为现实,使反应实际进行的问题;它是研究化学反应的速度和各种因素对其影响的科学。
反应速率τ是指在反应系统的单位体积中,物质(反应物或产物)随时间的变化率。
较低衬底温度下, τ随温度按指数规律变化。
11()nmP i j i j K P P ===∏∏生成物(反应物)2.3log r PG RT K ∆=-较高衬底温度下,反应物及副产物的扩散速率为决定反应速率的主要因素。
4.热分解反应、化学合成反应及化学输运反应及其特点?热分解反应(吸热反应):该方法在简单的单温区炉中,在真空或惰性气体保护下加热基体至所需温度后,导入反应物气体使之发生热分解,最后在基体上沉积出固体图层。
化学合成反应:指两种或两种以上的气态反应物在热基片上发生的相互反应。
化学合成反应法比热分解法的应用范围更加广泛。
可以制备单晶、多晶和非晶薄膜。
容易进行掺杂。
化学输运反应:将薄膜物质作为源物质(无挥发性物质),借助适当的气体介质与之反应而形成气态化合物,这种气态化合物经过化学迁移或物理输运到与源区温度不同的沉积区,在基片上再通过逆反应使源物质重新分解出来5.CVD的必要条件?1)在沉积温度下,反应物具有足够的蒸气压,并能以适当的速度被引入反应室;2)反应产物除了形成固态薄膜物质外,都必须是挥发性的;3)沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压6.什么是冷壁CVD?什么是热壁CVD?特点是什么?冷壁CVD:器壁和原料区都不加热,仅基片被加热,沉积区一般采用感应加热或光辐射加热。