最新第一章 薄膜及其特性

图1 双靶反应磁控溅射原理图 如图，双靶法同时安装两块靶材互为阴阳极进行轮回溅射镀膜 如图，
1.4、射频反应磁控溅射 1.4、
在一定气压下，在阴阳极之间施加交流电压，当其频率 增高到射频频率时即可产生稳定的射频辉光放电。射频辉光 放电在辉光放电空间中电子震荡足以产生电离碰撞的能量， 所以减小了放电对二次电子的依赖，并且能有效降低击穿电 压。射频电压可以穿过任何种类的阻抗，所以电极就不再要 求是导电体，可以溅射任何材料，因此射频辉光放电广泛用 于介质的溅射。频率在5～30MHz都称为射频频率。
透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标， 透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标，透光 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示， 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示，在 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2 T2， 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2，在没 有放入透明薄膜的光通量记为T1 那么薄膜的透光率为： T1， 有放入透明薄膜的光通量记为T1，那么薄膜的透光率为： Tt =T2/T1⊆ 其中，T1，T2均为测量相对值 均为测量相对值） =T2/T1⊆100% （其中，T1，T2均为测量相对值） 一般用来测量透过率的仪器有透过率雾度测试仪和分光光 度计法， 度计法，其原理图分别如下
1.5、化学气相沉积(CVD)法 (CVD) 1.5、化学气相沉积(CVD)法
化学气相沉积是一种化学气相生长法，简称CVD(Chemical V apor Deposition)技术。这种技术是把含有构成薄膜元素的一种 或几种化合物质气体供给基片，利用加热等离子体、紫外光乃至 激光等能源，借助气体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。例如下图是利用化学气相沉淀法制备ITO的 原理结构图

组织工程
薄膜材料可作为组织工程的支架材料，用于再生医学领域 。
其他领域
包装行业
薄膜材料在包装行业中 广泛应用，如食品包装 、药品包装等。
装饰行业
薄膜材料可用于制造各 种装饰品，如玻璃贴膜 、汽车贴膜等。
信息存储
薄膜材料可用于高密度 信息存储，如光盘和磁 记录介质。
05
薄膜材料的发展趋势与 挑战
新材料开发
分类
根据材料类型，薄膜材料可以 分为金属薄膜、绝缘体薄膜、 半导体薄膜、聚合物薄膜等。
根据制备方法，薄膜材料可以 分为物理气相沉积薄膜、化学 气相沉积薄膜、溶胶-凝胶法薄 膜等。
根据应用领域，薄膜材料可以 分为光学薄膜、电子薄膜、生 物薄膜、能源薄膜等。
通常具有较高的透明度，允许光线透过 ，适用于各种光学应用。
薄膜材料介绍课件
contents
目录
• 薄膜材料的定义与分类 • 薄膜材料的特性与性能 • 薄膜材料的制备方法 • 薄膜材料的应用领域 • 薄膜材料的发展趋势与挑战
01
薄膜材料的定义与分类
定义
01
薄膜材料是指厚度在微米至纳米 范围内的薄层材料，通常由一种 或多种材料组成。
02
薄膜材料可以具有各种不同的性 质，如光学、电学、磁学、力学 等，这使得它们在许多领域都有 广泛的应用。
能源领域
太阳能电池
薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其特点是薄、轻、可弯 曲。
燃料电池
薄膜材料可用于制造燃料电池的电极和隔膜。
储能电池
薄膜材料在储能电池领域也具有广泛应用，如锂离子电池的电极材料 。
生物医学领域
生物传感器
薄膜材料可用于制造生物传感器，用于检测生物分子和细 胞。

1.双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）双向拉伸聚丙烯薄膜是由聚丙烯颗粒经共挤形成片材后, 再经纵横两个方向的拉伸而获得的。

由于拉伸分子定向, 所以此薄膜的物理稳定性、机械强度、气密性较好, 透明度和光泽度较高, 坚韧耐磨, 是目前应用最广泛的印刷薄膜。

一般使用厚度为20～40 μm , 应用最广泛的为20 μm 。

其主要缺点是热封性差, 所以一般用做复合薄膜的外层薄膜, 如与聚乙烯薄膜复合后防潮性、透明性、强度、挺度和印刷性均较理想, 适用于盛装干燥食品。

由于双向拉伸聚丙烯薄膜的表面为非极性, 结晶度高, 表面自由能低, 因此, 其印刷性能较差, 对油墨和胶黏剂的附着力差, 在印刷和复合前需要进行表面处理。

2.低密度聚乙烯薄膜（LDPE）低密度聚乙烯薄膜一般采用吹塑和流延两种工艺制成, 流延聚乙烯薄膜的厚度均匀, 但由于价格较高, 目前很少使用。

吹塑聚乙烯薄膜是由吹塑级PE颗粒经吹塑机吹制而成的, 成本较低, 所以应用最为广泛。

低密度聚乙烯薄膜是一种半透明、有光泽、质地较柔软的薄膜, 具有优良的化学稳定性、热封性、耐水性和防潮性, 耐冷冻, 可水煮, 其主要缺点是对氧气的阻隔性较差, 常用于复合软包装材料的内层薄膜, 而且也是目前应用最广泛、用量最大的一种塑料包装薄膜, 约占塑料包装薄膜耗用量的40%以上。

由于聚乙烯分子中不含极性基团, 即其表面为非极性, 且结晶度高, 表面自由能低, 因此, 该薄膜的印刷性能较差, 对油墨和胶黏剂的附着力差, 因此, 在印刷和复合前需要进行表面处理。

3.（PET）聚酯薄膜是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料, 采用挤出法制成厚片, 再经双向拉伸制成的薄膜材料。

它是一种无色透明、有光泽的薄膜, 机械性能优良, 刚性、硬度及韧性高, 耐穿刺, 耐摩擦, 耐高温和低温, 耐化学药品性、耐油性、气密性和保香性良好, 是常用的阻透性复合薄膜基材之一, 但聚酯薄膜的价格较高, 一般厚度为12 μm, 常用做蒸煮包装的外层材料, 印刷适性较好。

薄膜材料在现实生活中有非常广泛的应用，些材料在化学分离、化学传感器、人工细胞、人工脏器、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值，被认为将是21世纪膜科学与技术领域的重要发展方向一小组组长：雷贤小组成员：路宽李占祥王洪帅牛鸿凯许放制作：雷贤策划：路宽李占祥资料查询：许放王洪帅牛鸿凯演讲：雷贤许放目录1薄膜的介绍1.1薄膜的定义1.2薄膜分类方法2薄膜的性质及其应用2.1电学性质2.2光学性质2.3磁学性质2.4化学性质2.5力学性质3薄膜的制备3.1薄膜的形成机理3.2物理气相沉积3.3化学气相沉积4薄膜的发展方向及其前景4.1薄膜的发展方向4.2薄膜的发展前景1薄膜的介绍1.1薄膜的定义薄膜是一种二维材料，它在厚度方向上的尺寸很小，往往为纳米至微米量级。

薄膜是一种人造材料，其结构和性质与制备方法和工艺条件密切相关。

从宏观上讲，薄膜是位于两个平面之间的一层物质，其厚度与另外两维的尺寸相比要小得多。

从微观角度来讲，薄膜是由原子或原子团凝聚而成的二维材料。

但是究竟“薄”至何等尺度才可以认为是薄膜，并没有严格的界限。

薄膜在英文中用ThinFilm来表示，类似的词还有Coating（涂层）等。

最古老的薄膜：制备可上溯至三千多年前的中国商代，那时我们的祖先就已经会给陶瓷上“釉”了。

汉代发明了用铅作助溶剂的低温铅釉。

到了唐、宋时代，中国人的彩釉工艺达到了顶峰。

釉涂层不仅是漂亮的装饰层，而且增加了陶瓷器的机械强度，还使其不易污染、便于清洗。

在材料科学的各分支中，薄膜材料科学发展的地位极为重要。

薄膜材料是采用特殊的方法，在体材料的表面沉积或制备的一层性质与体材料性质完全不同的物质层。

薄膜材料往往具有特殊的材料性能或性能组合。

薄膜材料科学成为材料科学中发展最迅速分支的原因：(1)现代科学技术的发展，特别是微电子技术的发展，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一块集成电路板就可以完成。

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。