厚薄膜材料与器件第一章绪论

《厚薄膜材料与器件第一章绪论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、薄厚膜材料与器件TheFilmsandtheDevices材料科学与技术系黄焱球引言问题的提出什么是薄膜、厚膜？为什么要发展薄膜、厚膜及其元器件？薄膜、厚膜是怎么制备的？薄膜和厚膜的定义薄膜（thinfilm)：指采用一定工艺在一定材料（又称衬底、底材、基片）的表面涂覆厚度约为0.01至数m的一层或多层涂层材料。一般认为，膜厚不超过1m左右时为薄膜。厚膜（thickfilm）：当涂覆的膜厚大于5m时，称厚膜。薄膜厚膜注意两者的差异薄膜厚膜不同类型的材料及其器件大尺寸小尺寸微小尺寸（数毫米以上）（毫米级）（微米级）陶瓷元件厚膜元件薄膜元件第一章绪论在信息技术发展

2、突飞猛进的今天，作为特殊形态材料的薄膜已经成为微电子学、光电子学、磁电子学等新兴交叉学科的材料基础，已广泛渗透到当代科技的各个领域。电子薄膜技术与电子薄膜材料的发展涉及几乎所有前缘科学，其应用领域包括：电子、计算机、磁记录、信息、传感、能源、机械、光学、航空、航天、核工业等部门。因而受到各国的高度重视。一、引言薄膜材料由于其在微观结构、宏观性能等方面所具有的特殊性,在科学技术发展和人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。薄膜材料研究不仅吸引了为数众多的科技工作者,而且受到各国高技术产业界的广泛关注。薄膜材料研究已经渗透到物理学、化学、材料科学、信息科学乃至生命科学等各个

3、研究领域,薄膜科学已经逐渐发展成为一门多学科交叉的边缘学科。从人类开始制作陶瓷器皿的彩釉算起,薄膜的制备与应用已经有一千多年的发展历史。从制备技术、分析方法、形成机理等方面系统地研究薄膜材料则起始于二十世纪五十年代。直到二十世纪80年代,薄膜科学才发展成为一门相对独立的学科。促使薄膜科学迅速发展的重要原因是薄膜材料的强大的应用背景、低维凝聚态理论的不断发展和现代分析技术的出现及分析能力的不断提高。在信息显示技术中的应用在信息产品中的应用在计算机技术中的应用在计算机技术中的应用在信息存贮技术中的应用在日常生活中的应用薄膜科学的研究内容：薄膜生长理论和薄膜制备技术；薄膜的结

4、构、成分和微观状态；薄膜的宏观特性及其应用。薄膜研究是以薄膜制备为起点的,因此,薄膜生长理论和薄膜制备技术是薄膜材料研究的基础。二、基本概念表面相气固界面、液固界面薄膜生长的本质是气体-固体或液体-固体相变气固液气固表面成核cos=’-”’”基片表面与吸附质（生长原料）的亲和性表面能，表面自由能和界面自由能接触角薄膜生长的宏观特征薄膜的生长模式取决于吸附质的表面自由能和界面自由能是否大于基体的表面自由能薄膜生长的微观特征AdatomdiffusionDiffusionbarrierTemperatureeffectsBondenergyh=exp(E

5、b/kT)薄膜生长初期的岛薄膜的薄膜形貌Au/TiO2薄膜晶体生长与温度的关系薄膜形貌与生长条件的关系Vanode=0.0VVanode=40.0VMorphologiesofAu/Au(001)filmsatvariousincidentenergy入射能量：小大薄膜生长与入射能量的关系入射原子动能的变化EvolutionofkineticEnergyofanincidentAuatomduringdeposition不同入射能量下基片温度的变化Evolutionofsubstratetemperaturesatvariousincidentenergy不同温度下薄膜

6、的生长特征100K300K400K450KMorphologyofAuepitaxyfilmsatvarioustemperatureThecoverageis0.21.薄膜和厚膜材料研究现状薄膜材料的研究现状三、薄厚膜的研究现状及发展趋势电子薄膜材料的研究发展与信息技术、微电子技术和计算机科学的发展紧密相关。目前，电子薄膜的研究正向多功能、高性能、新工艺等方向发展。其基础研究也在向分子层次、原子层次、纳米尺度、介观结构等方向深入。近十年来，研究最为活跃的薄膜材料主要有：（1）新型半导体薄膜以非晶硅氢化物（a-Si:H）和非晶硅基合金膜（a-SiGe:H、a-SiC:H

7、、a-SiN:H）为代表。为太阳能电池、显示、传感、探测、发光材料等。（2）超硬宽带隙薄膜金刚石、氮化物等。窗口材料、紫外探测等。（3）纳米薄膜发光材料、光电存储等。（4）超晶格和量子井薄膜发光元器件、激光、探测器等。（5）光电子薄膜光致发光、电致发光器件。（6）介质薄膜、超导薄膜、巨磁阻薄膜探测、存储、传感等元器件。厚膜材料的研究现状厚膜材料是技术性非常高的材料，材料的各种物理特性和材料的配方密切相关。目前研究开发的厚膜元器件主要有：（1）厚膜导体材料(ThickFilmConductors)（2）厚膜电阻(ThickFilmResis