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中南大学物理学院 薄膜物理与制备技术 (Thin films physics and prepare technologies) 第一章 薄膜的基本概念及应用 薄膜的研究背景 人类对自然的认识及加工技术的发展 米----毫米----微米----纳米 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 What is a thin film ? 二维材料： thin = less than about one micron ( 10,000 Angstroms,1000 nm) film = layer of material on a substrate 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 在微电子工业中的应用 集成电路制造的关键环节，要反复用到 薄膜技术 薄膜技术是微电子技术的基础，促进了器件的小型化 晶体管在制造，器件的互连，金属导电薄膜，钝化膜以及封装等均须用到薄膜技术 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 第一章 薄膜的基本概念及应用 薄膜表征技术的新进展 Carbon60 on the Cu Surface Molecular abacus Co on the Pt Surface 5 nm Atomic Force Microscopy = AFM 观察薄膜表面形貌，精度可达纳米级 * 中南大学物理学院 /64 * 杨邦朝等,薄膜物理与技术,电子科技大学出版社 1994 陈国平 薄膜物理与技术，东南大学出版社，1993 郑伟涛 薄膜材料与薄膜技术 化学工业出版社出版社, 2004 教学内容和目标 主要讲述薄膜的基础知识及应用，真空技术基础，薄膜制备方法，形成机制和原理以及薄膜各项物理性能和分析方法等。 通过本课程学习，使学生掌握薄膜基础知识，了解薄膜材料的制备技术及检测手段，为从事相关科研和生产工作奠定基础。 参考教材 提纲 第一章 薄膜的基本概念及应用 第二章 真空技术基础 第三章 薄膜的制备技术 实验 第四章 薄膜的形成和生长 第五章 薄膜的表征 第六章 常用的薄膜材料简介 实验 考试 薄膜物理与制备技术 (Thin films physics and prepare technologies) 米(尺)年代远古时代,14-18世纪的手工工场技术 毫米(1/1000米)时代18-19世纪以蒸气机为代表的第一次工业革命 毫米技术导致20世纪初叶 一系列重大发现: 电子 电磁波 X-射线 电灯 电话 真空管 世界上第一只 半导体晶体管 (1947年,贝尔 电话研究所) 占地面积达170平方米，重达30吨, 有成千上万个电子管、二极管、电阻器等元件，电路的焊接点多达50万个, 耗电量超过174千瓦小时. 1秒钟内进行了5000次加法运算和500次乘法运算，是手工计算的20万倍 莫克利 第一台电脑诞生在情人节 1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学的莫尔电机学院, “埃尼阿克”(ENIAC)诞生. 微米(1/1000 000 米)技术20世纪60年代至今60年代开始以硅半导体集成技术为代表的第二次工业革命 0.5微米技术: 7.44x5.29平方毫米的硅片上制造了174569个CMOS晶体管 (1997年) 1965年Intel公司的创始人之一Gordon E. Moore 预言集成电路产业的发展规律 集成电路的集成度每三年增长四倍， 特征尺寸每三年缩小 倍 纳米(1/1000 000 000 米)技术----21世纪的新课题 1纳米 = 1 亿分之一的头发丝 1纳米 = 10 埃，进入原子尺度 目前，微电子工业加工精度已普遍进入纳米时代，纳米管、纳米线、纳电子器件等成为新的研究热点。 正是对器件小型化的要求促使了薄膜技术的大发展。 从三维到二维、再到一维、零维 半导体超晶格、量子阱材料，一维量子线、零维量子点半导体微结构材料 薄膜的基本概念 Concept of Thin Film “不超过一茶匙的油，迅即地展开为数平方，然后很惊人地慢慢扩展，直到抵达在下风处的水池边缘，布满了水池的那个区域，可能有半英亩（1英亩约为4000平方公尺）之广，而表面平