第四章 薄膜材料的表征
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薄膜材料的制备和表征分析近年来,薄膜材料的制备和表征分析已经成为了一个热门的研究领域。
薄膜材料,指的是厚度在几纳米到几百微米之间的材料,由于其极小的尺寸和高比表面积,具有很多独特的物理、化学和材料特性。
这种材料近年来被广泛应用于复杂的电子器件、生物医学、分析化学等领域。
因此,对薄膜材料的制备方法和表征分析技术进行深入的研究和探究,有助于更好地开发和应用这种材料。
一、薄膜材料制备技术薄膜材料的制备技术有很多种类。
常见的制备方法包括物理气相沉积、化学气相沉积、溅射镀膜、离子束镀膜、分子束外延以及涂覆法等。
其中,物理气相沉积通常使用的设备是真空蒸发装置。
在它的内部,材料样品被放在坩埚中。
而且通过高压电弧,材料样品被化为离子状态和粒子状态的气体。
这些气体以极高浓度流被导入真空室中,使其射到表面上,从而形成薄膜。
化学气相沉积是一个沉淀对应物质的方法,它是一种将气态物质化为固态物质的方法。
其核心原理是在气相沉积过程中,物质原子或分子通过化学反应,形成薄膜。
溅射镀膜是利用氩离子轰击靶材使材料离开靶材沉积在基板表面上形成薄膜。
离子束镀膜和分子束外延则是利用起始物质,通过强气流、热电子和离子的束束出射,碰撞到物质的靶材,然后使其形成薄膜。
涂覆法比较简单,通常是一种在基板表面上涂覆薄膜溶液或者膜浆,然后通过烘干、烘烤等处理过程形成自臻的薄膜。
此外,近年来又兴起了一种被称为“自组装”的制备方法,如自组装膜、自组装量子点等,这种方法利用材料分子之间的相互作用力,通过自发的方式组装形成薄膜。
二、薄膜材料表征分析技术表征分析技术是研究薄膜材料特性的重要手段,它可以为薄膜材料的使用和进一步研究提供基础性数据和依据。
常见的表征分析技术包括扫描电镜成像、X射线衍射、拉曼光谱、电子能谱等。
扫描电镜是一种利用电子束照射样品表面,通过检测样品电子信息制成图片或场景的技术。
它可以提供材料表面的拓扑形态,包括结构、相貌和纹理等特征。
X射线衍射技术通过探测材料的晶体结构,实现快速精确地分析材料的进化、物性与性能等方面的问题。
薄膜材料的表征新能源12级3 班杨铎12191070摘要:薄膜材料和薄膜器件日益广泛应用及其可靠性指标体系的日益健全,要求学术界对其结构和性能的特殊性给出科学解释。
因此,薄膜材料的表征对材料的应用是至关重要的。
薄膜样品结构和性能的表征依赖测试设备及测试方法。
薄膜材料的表征参数通常包括薄膜厚度,这通常用探针法等进行测量;薄膜形貌表征,主要通过扫描隧道显微镜、原子力显微镜等进行测量;薄膜成分的表征,它主要用X 射线电子能谱、俄歇电子能谱来测量;薄膜晶体结构的表征,它通常使用X 射线衍射仪或电子衍射仪来测量;薄膜的应力表征,这可以通过直接测量变形量方法和简介X 射线衍射测量方法等对其来进行测量。
通过对以上内容的概括和总结及对比总结出薄膜材料的测试的研究情况。
关键词:薄膜,测试,表征1. 薄膜简介1.1 薄膜材料的发展在科学发展日新月异的今天,大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用,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。
自然届中大地、海洋与大气之间存在表面,一切有形的实体都为表面所包裹,这是宏观表面。
生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面,如细胞膜和生物膜。
生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。
细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成,它好似栅栏,将一些分子拦在细胞内,小分子如氧气、二氧化碳等,可以毫不费力从膜中穿过。
膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质,有的像船,可以载分子,有的像泵,可以把分子泵到膜外。
细胞膜具有选择性,不同的离子须走不同的通道才行,比如有K +通道、CI-通道等等。
细胞膜的这些结构和功能带来了生命,带来了神奇。
1.2薄膜材料的应用人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时,也在试图模仿它,仿生一直以来就是材料设计的重要手段,这就是薄膜材料。
它的一个很重要的应用就是海水的淡化。
虽然地球上70%的面积被水覆盖着,但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5%〜3%,随着人口增长和工业发展,当今世界几乎处于水荒之中。