功能薄膜材料ppt课件.ppt

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1、14.功能薄膜材料FunctionalThinFilmMaterials一、薄膜的定義採用一定方法，使處於某種狀態的一種或幾種物質（原材料)的基團以物理或化學方式附著於襯底材料表面，在襯底材料表面形成一層新的物質，這層新物質就是薄膜。從宏觀上講，薄膜是位於兩個平面之間的一層物質，其厚度與另外兩維的尺寸相比要小得多。從微觀角度來講，薄膜是由原子或原子團凝聚而成的二維材料。但是究竟“薄”至何等尺度才可以認為是薄膜，並沒有嚴格的界限。簡而言之，薄膜是由離子、原子或分子的沉積過程形成的二維材料。薄膜在英文中用ThinFilm來表示，類似的詞還有Coating（塗層）等。最古老的

2、薄膜：可上溯至三千多年前的中國商代，那時我們的祖先就已經會給陶瓷上“釉”了。漢代發明了用鉛作助溶劑的低溫鉛釉。到了唐、宋時代，中國人的彩釉工藝達到了頂峰。釉塗層不僅是漂亮的裝飾層，而且增加了陶瓷器的機械強度，還使其不易污染、便於清洗。可能最早的納米薄膜：古代銅鏡表面的防銹層（納米氧化錫薄膜）陶瓷膜聚合物薄膜太陽能電池薄膜現代薄膜材料（1）物態（2）結晶態：（3）化學角度二、薄膜的分類（4）組成（5）物性厚度，決定薄膜性能、品質通常，膜厚<數十um，一般在1um以下。薄膜的一個重要參數二、薄膜的分類1導電薄膜導電薄膜主要用在半導體積體電路和混合積體電路中。1.1低熔點金屬

3、薄膜Au（1064）、Ag（962）、Cu（1083）、Al（660）Al與W、Mo、Ta元素易形成低共熔合金。1.2高熔點金屬薄膜鈦Ti（1668）、鋯Zr（1850）、鉿Hf（2233）、釩V（1890）、鈮Nb（2468）、鉭Ta（2996）、鉻Cr（1857）、鉬Mo（2617）、鎢W（3410）主要應用於集成度較高的大型積體電路中。1導電薄膜1.3複合導電薄膜當Au用作導電膜時，由於金與基板的附著性差，一般需要先沉積一層底金屬層，然後再沉積金，形成複合導電薄膜。常被用來作基底材料的有鉻、鎳-鉻、鈦、鈦-鉑等1.4多晶矽薄膜替代Al膜作為MOS積體電路的柵電極和

4、互連線材料。結構上，多晶矽薄膜是由許多無規則取向的小晶粒組成，但在一定條件下，存在著一個主要的生長晶向。多晶矽薄膜的導電性能與單晶矽有較大差別。1導電薄膜1.5金屬矽化物薄膜元素週期表中有一半以上的元素可以與矽形成一種或多種矽化物。適用於積體電路的矽化物必須具有的性質：低電阻率、易刻蝕、可氧化、機械穩定性好、適用於積體電路工藝、不與鋁反應。常用的矽化物有：矽化鈮、矽化鉑、矽化鈀、矽化鈮等。1.6透明導電薄膜透明導電薄膜是一類即具有高的導電性，在可見光範圍又有很高的透光性，並在紅外光範圍有很高的反射性的薄膜。透明導電薄膜可分為金屬膜、氧化物薄膜和非氧化物單層或多層膜。1：

5、導電薄膜摻錫氧化銦（即IndiumTinOxide,簡稱ITO）材料是一種n型半導體材料，由於具有高的導電率、高的可見光透過率、高的機械硬度和化學穩定性，因此它是液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器（PDP）、電致發光顯示器（EL/OLED）、觸控式螢幕（TouchPanel）、太陽能電池以及其它電子儀錶的透明電極最常用的材料。(但ITO薄膜在高溫應用上較不穩定，且銦(Indium，In)本身具有毒性)1：導電薄膜AZO是鋁摻雜的氧化鋅（ZnO）透明導電玻璃ZnO薄膜是一種重要的光電子資訊材料，不僅具有與傳統的ITO薄膜相比擬的光電性質，而且原料豐富，價格低，無毒性，熱穩

6、定性高，在太陽能電池、液晶顯示器及光電探測器等領域有著廣泛的應用前景。可廣泛應用於製造柔性襯底發光器件、塑膠液晶顯示器和非晶矽太陽能電池，還可作為透明保溫隔熱材料用於塑膠大棚以及汽車玻璃和民用建築玻璃的貼膜。尤其在光電子產業ITO透明導電薄膜中，In元素資源稀少，價格昂貴，亟需找到一種可替代的材料。陣列氧化鋅納米膜2.磁性薄膜：隨著磁記錄存儲密度的不斷提高，由納米尺度的鐵磁金屬顆粒如Fe、Co、Ni及其合金等構成的磁性顆粒膜引起了人們極大的注意，成為當前研究的熱點。Fe-Co合金薄膜，該合金薄膜中Fe的品質分數為52-86％，薄膜具有高度密集的細粒結構，表面平滑光亮。特

7、別適宜作薄膜磁頭的磁極。2.磁性薄膜：一般情況下，一個鐵磁體總要分成很多小區域，在同一個社區域中磁化向量方向是相同的，這樣的小區域稱為磁疇。磁疇與磁疇之間的過渡區域稱為疇壁。磁疇在外加磁場影響下形成的圓形磁疇看起來像是一些泡泡，稱為磁泡。在磁性薄膜的某一位置上“有磁泡”和“沒有磁泡”是兩個穩定的物理狀態，可以用來存貯二進位的數位資訊，用磁泡來存貯資訊的技術稱為磁泡技術。磁泡材料主要通過外研法生長出單晶薄膜。磁記錄是用磁帶或磁片記錄資訊，為了增加記錄密度，必須採用具有高矯頑力Hc、膜更薄的記錄介質。3.光學薄膜：差不多所有光學薄膜的特性都是