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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。
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。
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 1.真空的定义及其度量单位 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。
真空，实际上指的是一种低压的、稀薄的气体状态。
目前标准大气压定义：0摄氏度时，水银密度13.59509g/cm 3， 重力加速度 980.665cm/s 2时，760 mm 水银柱所产生的压强为1标准大气压。
1atm=1.01*105Pa=760Torr=1.0133*106 微巴 低真空 105-102 气态空间近似为大气状态，分子以热运动为主，分子之间碰撞频繁。
低真空，可以获得压力差而不改变空间的性质。
中真空102-10-1 中真空，气体分子密度与大气状态有很大差别。
气体分子的流动从黏滞流状态向分子状态过渡，气体对流现象消失。
气体中带电离子在电场作用下， 产生气体导电现象。
（离子镀、溅射镀膜等气体放电和低温等离子体相关镀膜技术） 高真空10-1-10-5 容器中分子数很少，分子平均自由程大于一般容器的线度，分子流动为分子流，分子与容器壁碰撞为主，在此真空下蒸发材料，粒子将按直线飞行。
（拉制单晶、表面镀膜、电子管生产） 超高真空 10-5-10-9 气体分子数更少，几乎不存在分子间碰撞，此时气体分子在固体表面上是以吸附停留为主。
入射固体表面的分子数达到单分子层需要的时间也较长，可以获得纯净表面。
（薄膜沉积、表面分析…) 极高真空 《10-9 气体分子入射固体表面的频率已经很低，可以保持表面洁净。
适合分子尺寸加工及纳米科学的研究。
理想气体状态方程： 1. 最可几速率 讨论速度分布Tn P k =T m PV R M=M RT M RT m kT v m 41.122===2. 平均速率 计算分子运动平均距离 M RT M RT m kT v a 59.188===ππ2.每个气体分子在与其它气体分子连续2次碰撞之间运动经历的路程称为分子自由程。
第一章真空的基本知识§1. 真空的定义、单位和真空区域的划分1.真空的定义气体的压强低于一个标准大气压的气态空间一标准大气压：g=980.665 cm/s2\T=273 K时，760mm水银柱高所施加的压强平衡状态下，气体宏观参量的重要关系式：P=nKT P=压强(Pa)2. 真空的单位：(1)帕(Pa) 1 Pa=1 N/M2=10达因/cm2(2)乇(torr)(3)mmHg(4)µbar(微巴) or bar1 torr=1 mmHg= 133.3 Pa1 Pa= 0.75×10-2 torr = 10达因/cm21 µbar= 1 达因/cm2 = 0.1 Pa3. 真空区域的划分(1) 粗真空：1×105 Pa > P >1×103 Pa (大约10 torr)(2) 低真空：1×103~ 1×10-1 Pa(3) 高真空：1×10-1~1×10-6 Pa(4) 超高真空：<1×10-6 Pan< 1010个/cm3，不少高科技器件或材料只能在超高真空下才能获得§2.稀薄气体的基本性质1.气体的三种速率表达式最可几速率：算术平均速率：均方根速率：2.平均自由程的定义：气体两次碰撞之间所走路程的统计平均值a) 考虑到其它气体分子在运动，及气体速率有一定分布，作如下修正：§ 3. 气体的输运1. 抽真空过程中气体流动的三个过程(1) 初始阶段(气压较高、流速较大)出现湍流，起作用的是气体的惯性力(2) 气压较低时：粘滞性流动—各层速度不同，起作用的是层间相互摩擦力(3) 气压更低：分子性流动—分子间相互摩擦可忽略，流动完全有分子与器壁碰撞，即：湍流-粘滞性流动-分子性流动2. 气体量，流量及其表达式(1) 定义：气体量：气体体积×压强，即PV，单位：牛·米-2·米3=牛顿·米流量Q：单位时间流过的气体量Q=PV/t=牛·米/秒(2) 流量表达式：(长圆管道情况)a) 粘滞性流动时：第2章真空的获得§3 机械泵1. 机械泵的Pu : 5*10-4乇机械泵的用途：抽低真空；扩散泵、分子泵的前级真空泵机械泵的结构：由工作室、进气管、排气阀、油腔、气镇阀、马达构成工作室包括：定子、转子、旋片旋片装于转子上并将定子分成三部分：吸气空间；膨胀压宿空间；排气空间。
薄膜行业基础知识薄膜行业是材料科学领域的一个重要分支，它涉及到各种薄膜材料的生产、加工和应用。
以下是关于薄膜行业基础知识的一些要点：1. 薄膜的定义与分类：薄膜是一种极薄的材料，通常厚度在几纳米到几毫米之间。
根据材料和用途的不同，薄膜可以分为塑料薄膜、金属薄膜、陶瓷薄膜、半导体薄膜等。
2. 薄膜的制备方法：薄膜的制备方法多样，包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法、自旋涂覆、拉伸法等。
每种方法都有其特定的应用场景和优缺点。
3. 薄膜的特性：薄膜材料因其独特的物理和化学特性，在电子、光学、包装、建筑等多个领域有着广泛的应用。
例如，它们可以具有高透明度、良好的导电性、优异的阻隔性能等。
4. 薄膜的应用领域：- 电子行业：在半导体制造中，薄膜用于制造集成电路和微电子器件。
- 光学行业：薄膜用于制造反射镜、滤光片和增透膜等。
- 包装行业：薄膜用于食品和药品的包装，提供保护和延长保质期。
- 建筑行业：薄膜用于窗户的隔热和装饰，提高能效和美观性。
5. 薄膜的发展趋势：随着科技的进步，薄膜行业正朝着更高性能、更环保、更智能化的方向发展。
例如，纳米技术的应用使得薄膜的性能得到显著提升，而可降解薄膜的研发则响应了环保的需求。
6. 薄膜行业的挑战：薄膜行业面临的挑战包括提高生产效率、降低成本、减少环境污染以及开发新型薄膜材料。
这些挑战需要行业内外的合作和创新来克服。
7. 薄膜行业的未来展望：随着新材料和新技术的不断涌现，薄膜行业有望在新能源、柔性电子、生物医学等领域发挥更大的作用。
同时，薄膜行业也需要关注全球供应链的变化，以及新兴市场的需求。
薄膜行业是一个充满活力和创新的领域，它的发展不仅推动了科技进步，也极大地改善了人们的生活质量。
随着技术的不断进步，薄膜行业将继续在全球经济中扮演重要角色。
2014/12/271第一章真空技术许多薄膜技术是在真空下实现的，“真空”是许多薄膜制备的必要条件，因此，掌握一定的真空知识是必需的。
21.1.1真空的定义1.1 真空的基本概念压力低于一个大气压的任何气态空间气体处于平衡时，气体状态方程P = nkTP：压强（Pa），n：气体分子密度（个/m 3），k：玻尔兹曼常数（1.38×10-23J/K）V：体积（m 3），m：气体质量（kg），M：分子量（kg/mol）R：气体普适常数，T：绝对温度（K），R=N A ·k，N A ：阿佛伽德罗常数（6.023×1023/mol）（个/m 3）如：在标准状态下，任何气体分子的密度n=3×1019个/cm 3P=1.33×10-4Pa, T=293K, n=3.2×1010个/cm 3“真空”是相对的31.1.2真空表示气体热运动概率：自由程：σ：分子直径l·P =0.667(cm.Pa)T = 25℃41.1.3真空度单位国际单位制：压强压强高，真空度低压强低，真空度高几种单位间换算：米千克秒制：1Pa = 1N/m 2 = 1Kg/m ·s 2 = 10达因/cm 2 =7.5 10-3Torr1毫米汞柱（mmHg ）= 1/760 atm = 133.3Pa = 1.00000014Torr ≈1Torr 1巴（bar ）= 105Pa51.1.4区域划分为了便于讨论和实际应用，常根据各压强范围内不同的物理特点把真空划分为粗真空、低真空、高真空和超高真空四个区域。
61.2 真空的获得工具——真空泵P ui ：泵对i气体的极限压强（Pa）Q i ：室内各种气源（Pa ·L/s）S i ：泵对i气体的抽气速率（L/s）P i ：i气体的分压（Pa）V：真空室容积（L）7真空泵的种类及工作原理1、机械泵：组成部件：定子、转子，嵌于转子的两个旋片以及弹簧工作原理：玻意-耳马略特定律，PV=K。
