第3章 薄膜的制备
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第三章薄膜制造技术光学薄膜可以采用物理汽相沉积( PVD )和化学液相沉积(CLD )两种工艺来获得。
CLD 工艺简单,制造成 本低,但膜层厚度不能精确控制, 膜层强度差,较难获得多层膜,废水废气对环境造成污染, 已很少使用。
PVD 需要使用真空镀膜机,制造成本高,但膜层厚度能够精确控制,膜层强度好,目前已广泛使用。
PVD 分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。
制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识用物理方法制作薄膜,概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量,使它分解为原子、分子或少数几 个原子、分子的集合体(从广义来说,就是使其蒸发),并使它们在其他位置重新结合或凝聚。
在这个过程中,如果大气与蒸发中的物质同时存在,那就会产生如下一些问题: ① 蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒,难以制得均匀平整的薄膜; ② 空气分子进入薄膜而形成杂质; ③ 空气中的活性分子与薄膜形成化合物;④ 蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成 化合物,从而不能进行正常的蒸发等等。
因此,必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去,这个过程称为抽气。
空气压力低于一个大气压的状态称为真空, 而把产生真空的装置叫做真空泵,抽成真空的容器叫做真空室,把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。
制作薄膜最重要的装备是真空设备.真空设备大致可分为两类:高真空设备和超高真空设备。
二 者真空度不同,这两种真空设备的抽气系统基本上是相同 的,但所用的真空泵和真空阀不同,而且用于真空室和抽气系统的材料也不同, 下图是典型的高真空设备的原理图,制作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。
下图是超高真空设备的原理图,在原理上,它与高真空设备 没有什么不同,但是,为了稍稍改善抽气时空气的流动性, 超高真空设备不太使用管子,多数将超高真空用的真空泵直 接与真空室连接,一般还要装上辅助真空泵(如钛吸气泵) 来辅助超高真空泵。
3.1高真空镀膜机 1•真空系统现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。
固体表面界面和薄膜第五版课程设计前言本课程是固体表面界面和薄膜的研究领域中的基础课程。
本课程主要涵盖了表面和界面的基本概念,以及薄膜材料的制备和应用。
通过本课程的学习,学生将掌握基础的表面和界面物理学知识,以及薄膜材料的制备原理和应用方法。
教学目标本课程旨在培养学生以下能力:1.掌握表面和界面物理学的基本概念;2.掌握薄膜材料的制备原理和应用方法;3.发展学生的独立思考、实验技能和科研能力;4.培养学生的创新精神和科研合作意识。
教材•《固体表面界面与薄膜物理学》(第五版),作者:某某,出版社:某某出版社,2018年5月第5版。
教学方式本课程采用讲授和实验相结合的教学方式。
讲授主要讲解理论知识,实验则是通过实践来巩固理论知识,同时培养学生的实验技能和科研能力。
课程安排第一章:表面和界面物理学基础•(1)表面能和表面自由能•(2)表面张力和表面弹性•(3)表面和界面的压力•(4)温度和表面自由能•(5)界面面积和表面电势•(6)界面稳定和表面扭曲第二章:表面和界面现象•(1)毛细现象•(2)接触角和表面张力•(3)润湿和润湿性理论•(4)界面活性剂和胶束第三章:薄膜的制备方法•(1)物理气相沉积(PVD)•(2)化学气相沉积(CVD)•(3)溅射法和离子束沉积(IBS)•(4)电化学沉积和自组装法第四章:薄膜的应用•(1)微电子学和集成电路•(2)显示技术和LCD•(3)光学和光学薄膜•(4)纳米材料和纳米电子学实验本课程设置3个实验,主要包括表面张力测量、润湿性测量和薄膜制备。
•实验1:表面张力测量•实验2:润湿性测量•实验3:薄膜制备实验考核方式本课程采用考试和实验报告相结合的考核方式。
•平时表现:占总成绩20%•期末考试:占总成绩50%•实验报告:占总成绩30%总结本课程涵盖了固体表面和界面物理学的基础知识和薄膜材料的制备和应用方法。
通过理论讲解和实验操作,学生将掌握相关的知识和技能,培养独立思考和创新精神,为今后的科研工作奠定良好的基础。