第七章 气相沉积技术.ppt

分子束外延 （Molecular Beam Epitaxy，MBE）是将真空蒸镀膜加以改进和提高而形成的一种成膜技术，它是在超高真空条件下，精确控制蒸发源给出的中性分子束流，喷射到一定温度的基片表面，并在基片上外延成膜的技术。 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 分子束外延的特点 ①高真空生长，薄膜纯度高，并可实现组分和掺杂浓度的精确控制和迅速调整； ②薄膜生长速率低，约为1~10μm/h，相当于每秒生长一个单原子层，可以使膜层严格按照原子层逐层生长，将原子一个一个地在基体上进行沉积； ③低温制取单晶薄膜； ④易观察，易控制。因分子束外延技术采用了多种观察和分析测试仪器，可以实现薄膜生长过程的原位观察与控制，有利于薄膜的质量控制和进行科学研究； ⑤分子束外延制膜技术特别有利于生长复杂剖面结构的，但生产时间长，表面缺陷密度大，设备价格昂贵，分析仪器易受蒸汽分子的污染等。 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 本次课小结 薄膜的定义11 薄膜的特征11 等离子体的概念和特征11 真空蒸镀的概念11 离子镀的概念和特点11 分子束外延的概念和特点11 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 中国石油大学(华东) 气 相 沉 积 技 术 专业班级：材料物理081-3 开课单位：材料物理系 任课教师：韩 治 德 上次课主要内容回顾 高能束表面改性特点11 五种激光表面处理工艺11 三种高能束表面改性的特点比较 离子注入概念11 表面扩渗11、表面淬火热处理、高密度太阳能表面处理11、表面形变强化的概念 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 日常所见的器具 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 门把手 门把手 玩具 奖杯 精美的刀叉 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 精美的刀叉 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 气相沉积技术概述 薄膜制备技术之一，利用气相中发生的物理、化学过程，在材料表面形成具有特殊性能的金属或化合物覆层的工艺方法 薄膜在上一世纪得到了迅猛发展（前图） 思考的问题：膜有厚有薄，多厚算薄膜？薄膜有哪些特征？薄膜有哪些种类？有哪些应用？是怎么制备出来的？ 定义 一类用特殊方法获得的，依靠基体支撑并具有与基体不同的结构和性能的二维材料，一般指厚度为—— 100nm～25μm的膜层 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的特征 厚度：薄膜通常具有亚微米级至微米级的厚度 纳米晶多层膜 金刚石薄膜 金刚石薄膜刀具 透明金刚石薄膜 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的特征 有基体支撑：依附于固体表面并得到其支撑而存在，并具有与支撑固体不同结构和性能的二维材料 手机贴膜 手机贴膜 塑料膜 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的特征 特殊的结构和性能：由于形成方式的不同，薄膜材料与块体材料具有不同的微结构和性能 金箔 一次性铝箔餐盒 钛箔 铝箔封口片 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的特征 特殊的形成方式：依靠原子尺度粒子在另一固体表面生长而成的二维材料 典型的TiO2薄膜扫描电镜图片 Al2O3薄膜表面形貌扫描电镜观察 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的分类 膜的用途或功能：光、微电子、力学、信息存储、防护、装饰性 膜层的组成材料：金属、陶瓷、化合物、半导体、塑料及其他高分子薄膜 膜的晶体结构：单晶、多晶、纳米晶、非晶态、外延生长薄膜 厚度：纳米薄膜、微米薄膜、厚膜 薄膜组成结构：多层薄膜、梯度薄膜、复合薄膜 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的应用 增透膜（透镜）和增反膜（高反射膜） 利用光在波膜上的干涉理论：当入射光射到介质膜表面时，改变介质膜的厚度，将会使入射光产生的两列反射相干光加强或是减弱 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的应用 增透膜（透镜） 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的应用 增反膜（高反射膜） 氦-氖激光器谐振腔全反射镜 全反射镜 片 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的应用 防电脑辐射眼镜片 防电脑辐射面罩 防电脑辐射面罩 防电脑辐射镜片 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的应用 光敏电阻膜 光敏电阻 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的应用 防激光致盲膜——防激光致盲的镀膜眼镜 激光致盲枪 绿光源激光炫目器 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜的应用 其他功能膜：类金刚石膜、电极膜、磁记录膜、耐高温氧化膜等 类金刚石膜刀具 电极膜 磁记录材料用膜 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 薄膜制备方法 液相法 电 镀 化学镀 广义薄膜 气相法 化学气相沉积 物理气相沉积 真空蒸镀 溅射镀膜 离子镀膜 分子束外延 让 优 秀 成 为 一 种 习 惯 等离子体 定义：等离子体是指存在的时间