材料物理 薄膜物理

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1、薄膜物理ThinFilmPhysics陕西科技大学材料科学与工程学院SchoolofMaterialsScience&Engineering,November20,2009授课教师：蒲永平6.1引言Plate盘子,金属板,图版,金银餐具镀（金,银等）,电镀,给...装钢板Layer层,阶层Coating外套,(动物的)皮毛,(植物的)表皮,(漆等的)层,涂层涂上,包上Membrane[membrein](薄)膜,隔膜Film(Thinfilm)薄膜,膜层,胶卷,影片,薄雾,轻烟,电影在...上覆以薄膜,拍成电影生薄膜,变成朦胧,拍电影Foil[fכi

2、l]箔,金属薄片,叶形片,烘托,衬托衬托,阻止,挡开,挫败,贴箔于Dimension材料的维度(onedimension)6.1薄膜定义薄膜产生从祖国古代陶瓷制釉开始已有一千多年我们的祖先创造了最早的薄膜制造技术——提拉法Onafarm信息存储技术但作为一门科学与技术，是在近30年信息时代到来之后信息显示技术计算机技术日常生活6.1薄膜的定义薄膜是生长在基片之上，厚度在亚微米以下，具有一定功能的材料。1m基片电、磁、声、光生物医学工程应用基片：薄膜的承载体，如Si电极过渡层衬底：基片与电极、过渡层的总称，如Pt/Ti/Si。衬底6.1薄膜的定义L

3、angmuir-Blodgettfilms6.1薄膜的定义6.1薄膜的定义Langmuir-BlodgettfilmLangmuir-BlodgettfilmLB膜是一种超薄有序膜;LB膜技术是一种可以在分子水平上精确控制薄膜厚度的制膜技术。单分子膜的研究开始于18世纪，B.Franklin将一匙油滴在半英亩的池塘水面上铺展开;1890年L.Rayleigh第一次提出单分子膜概念;二十世纪二三十年代，美国科学家I.Langmuir系统研究了单分子膜的性质而建立了完整的单分子膜理论。及其学生K.Blodgett一起建立了一种单分子膜的制备技术，并成功将

4、单分子层膜转移沉积到固体底物之上;上世纪六十年代，德国科学家H.Kuhn首先意识到运用LB膜技术实现分子功能的组装并构成分子的有序系统。6.1薄膜的定义6.1LB膜利用分子表面活性在水－气界面上形成凝结膜，并将该膜逐次转移到固体基板上，形成单层或多层类晶薄膜的一种制膜方法。一、定义：这是一种由某些有机大分子定向排列组成的单分子层或多分子层薄膜，其制备原理与其它成膜技术截然不同。LB膜的历史18世纪，美国政治家B.Franklin于伦敦：把一匙油(～2ml)滴在半英亩的池塘水面上，观察到平铺的油膜。1890年，L.Rayleigh第一次提出单分子膜概念

5、，研究了表面张力的规律，成功估算油膜厚度在10～20Å之间。1891年A．Pockels设计了一个水槽，用一个金属障片来压缩控制膜面积，并指出在膜面积达到一定值时油膜表面张力变化很小．这表明水面上的分子恰好彼此压紧，这点称为Pockels点。1917年，L.Langmuir改进了Pockels槽，可以精确测定分子的尺寸和取向，了解分子之间的相互排列和作用。提出有关气液界面的吸附理论，奠定了单分子层的理论基础，现在称单分子层为Langmuir膜。他的出色工作终于在1932年获得了诺贝尔奖。1935年K.Blodgett将Langmuir膜转移到固体衬底

6、上，成功地制备出第一个单分子层积累的多层膜，即LB膜。LB膜制备装置示意图X型LB膜中每层分子的亲油基都指向基片表面。Y型膜中成膜分子的亲水基与亲水基相连，亲油基与亲油基相连。Z型膜与x型相反，成膜分子的亲水基都指向基片表面。疏水基板亲水基板LB膜的优点：1）在LB膜中成膜分子是有序定向排列的，这也是LB膜的一个重要特点2）可以用LB技术成膜的分子材料有一定的广泛性。许多有机功能分子和生物分子以及高分子材料可以直接成膜。3）LB膜由单分子层组成。它的厚度取决于分子的尺寸和分子的层数。控制分子的层数可方便地得到所需的膜厚（从几nm至几百nm范围内变化）

7、5）制膜设备比较简单，操作方便。LB膜的主要缺点：1）成膜效率低2）由于LB膜为有机膜，因此它包含有机材料的弱点，例如：LB膜的耐高温性能较差、机械强度低等。3）由于LB膜厚度小，在膜的表征手段方面遇到了较大的困难LB膜的应用LB技术可以通过把一些具有特定功能的有机分子或生物分子有序定向化，使之形成具有某一特殊功能的超薄膜，如有机绝缘膜、非线性光学膜、光电薄膜、二维有机导电膜等。目前LB膜已在MIS结构的场效应器件、电致发光、集成光路及生物传感器方面得到良好的使用结果。自组装膜（Self-assembledmembranes）SAMs是利用固体表面在

8、稀溶液中吸附活性物质而形成的有序分子组织，其基本原理是通过固－液界面间的化学吸附或化学反应，在基片上形成化学