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新型金属材料南京理工大学材料科学与工程系 新型金属材料 本章主要内容 1. 金属薄膜概述 1. 金属薄膜概述 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 2. 金属薄膜的形成机理 3. 金属薄膜的结构 3. 金属薄膜的结构 3. 金属薄膜的结构 3. 金属薄膜的结构 3. 金属薄膜的结构 3. 金属薄膜的结构 4. 金属薄膜材料的制备方法 薄膜PVD制备所需的真空条件 为了使薄膜不被周围气氛所污染，获取“原子清洁”的表面，薄膜制备过程往往是在真空或超高真空中进行的。薄膜制备设备往往都要涉及到真空系统。 4. 金属薄膜材料的制备方法 4. 金属薄膜材料的制备方法 4. 金属薄膜材料的制备方法 4. 金属薄膜材料的制备方法 4. 金属薄膜材料的制备方法 4. 金属薄膜材料的制备方法 5. 金属薄膜材料的应用 5. 金属薄膜材料的应用 5. 金属薄膜材料的应用 5. 金属薄膜材料的应用 5. 金属薄膜材料的应用 参考文献 1.冯端,师昌绪,刘治国. 材料科学导论. 北京：化学工业出版社，2002. 2.吴锡真,李祝霞,陈师平. 物理手册. 北京： 北京大学出版社, 2004. 3.陈光,崔崇. 新材料技术概论. 北京：科学出版社, 2005. 5.1 耐磨及表面防护涂层的应用 （1）耐磨涂层应用于刀具、模具等。主要有陶瓷和金属间化合物的组合。 （2）耐热涂层应用于涡轮发动机。由一层金属涂层和一层氧化物热防护涂层组成。 （3）防腐涂层应用于石油化工、核反应堆。如不锈钢涂层表面会自然形成一层致密的Cr2O3保护膜，具有良好的耐腐蚀性。牺牲阳极涂层会保护阴极的钢铁基底免受腐蚀。 精细耐磨涂层 齿轮耐磨涂层 套筒耐磨涂层 5. 金属薄膜材料的应用 5.2 在集成电路领域中的应用 采用真空蒸发等方式形成一层Al或Cu等导电性好的金属层，用于集成电路板上的导电连线。 5.3 在光存储领域中的应用 光存储材料又称为光记录材料，写入时光盘的存储介质与聚焦的激光束相互作用，产生物理或化学作用，形成记录点，当光再次照射时形成反差，产生读出信号。光存储材料是目前使用最广、高密度、低价格信息记录材料之一 。 蓝光盘采用了含银材料制成的光存储薄膜 5.4 在磁性存储领域中的应用 磁性存储薄膜材料：主要是指厚度在1微米以下的强磁性（铁磁性和亚铁磁性）材料，用作薄膜磁性存储介质和薄膜磁头。如Fe-Ni，Fe-Si-Al，Co-Zr-Nb。 硬盘内部结构 硬盘磁头结构 第6章 金属薄膜材料 南京理工大学材料科学与工程系 金属薄膜的形成机理 2 金属薄膜的结构缺陷 3 金属薄膜的制备方法 4 金属薄膜材料的应用 5 金属薄膜材料概述 1 糖果包装； 药品胶囊封装； 佛像贴金、宫殿装饰； 更多的： 计算机、家用电器、通讯产品等广泛应用。 薄膜材料是什么？ 是人们采用特殊的方法，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。它是一种二维的物质形态。 薄膜材料有哪些优点？ (1) 实现微电子器件和系统微型化的最有效的技术手段； (2) 薄膜材料尺寸减小到接近量子化运动的微观尺度，显示 出许多全新的物理现象； (3)薄膜材料可以将各种不同的材料复合在一起，构成具有优异特性的复杂材料体系。 薄膜材料的形核方式有哪些？－－三种方式 生成三维的核型（Volmer-Weber型） 原子在基片上先凝聚，然后生成核，进一步再将蒸发原子凝聚起来生成三维的核。大部分金属薄膜都以这种方式形成。 生成三维的核型 薄膜材料的形成方式有哪些？－－三种方式 (2) 单层生长型（Frank-van der Merwe型） 先形成一个二维的层，然后一层一层地逐渐形成金属薄膜。当基片和薄膜原子之间，以及薄膜原子之间相互作用都很强时才容易形成）。 单层生长型 薄膜材料的形成方式有哪些？－－三种方式 （3）单层上再生长核型（Stranski-Krastanov型） 首先形成单层膜，然后再在单层上形成三维的核。只有在基片和薄膜原子相互作用非常强时会形成。这种形式实际上是介于前两种形式之中的一种，只有极其有限的基片和薄膜之间才能形成。 单层上在生长核型 连续薄膜的形成中的核心吞并现象 形核初期形成的孤立核心将随着时间的推移逐渐长大，这一过程除了吸收单个的气相原子之外，还包括核心之间的相互吞并联合的过