功能薄膜及其沉积制备技术PDF电子书下载

1绪论 1

1.1薄膜的含义及特征 1

1.1.1薄膜的含义 1

1.1.2薄膜学的主要研究内容 2

1.1.3功能薄膜的分类 2

1.1.4薄膜材料的特殊性 4

1.1.5薄膜材料的结构与缺陷 8

1.1.6薄膜材料的性质与应用 9

1.2功能薄膜材料的选择与设计 10

1.2.1装饰功能薄膜 10

1.2.2机械功能薄膜 12

1.2.3物理功能薄膜 17

1.2.4特殊功能薄膜 19

1.2.5微电子机械系统制备技术与所用的功能薄膜 20

1.3功能薄膜材料的发展趋势 20

1.3.1功能薄膜材料小型化、多功能化和高度集成化 21

1.3.2各类功能薄膜材料的发展 22

1.3.3功能薄膜沉积制备技术的发展 24

1.3.4功能薄膜表征技术的发展 25

参考文献 26

2功能薄膜的沉积制备方法 27

2.1概述 27

2.1.1装饰功能薄膜的沉积制备方法 27

2.1.2机械功能薄膜的沉积制备方法 28

2.1.3物理功能薄膜的沉积制备方法 28

2.1.4特殊功能薄膜的沉积制备方法 29

2.2化学气相沉积技术 30

2.2.1化学气相沉积的原理 30

2.2.2热激发化学气相沉积 32

2.2.3常压和低压化学气相沉积 32

2.2.4等离子体增强化学气相沉积 33

2.2.5激光化学气相沉积 42

2.2.6微波等离子体化学气相沉积 46

2.2.7金属有机化学气相沉积 48

2.3分子束外延技术 55

2.3.1分子束外延的特点 55

2.3.2分子束外延的原理 55

2.3.3分子束外延装置与分类 56

2.3.4分子束外延的生长工艺 58

2.3.5分子束外延的应用 58

2.4现代材料表面改性技术 58

2.4.1电子束与材料表面改性技术 59

2.4.2激光束与材料表面改性技术 67

2.4.3离子注入与材料表面改性技术 90

2.4.4离子团束沉积技术 111

2.5物理气相沉积技术 116

2.5.1真空蒸发镀膜技术 118

2.5.2溅射镀膜技术 127

2.5.3离子镀膜技术 141

2.6新型镀制功能薄膜的复合镀膜技术 167

2.6.1磁控溅射与阴极多弧离子镀膜技术的复合 167

2.6.2金属离子源与离子镀技术的复合 168

2.6.3离子束辅助沉积技术 169

2.6.4多种表面技术沉积制备多层复合膜层 171

参考文献 172

3装饰功能薄膜 176

3.1概述 176

3.2装饰功能膜的主要膜系 176

3.3装饰功能膜系设计的主要原则 177

3.3.1颜色 177

3.3.2明度 177

3.3.3耐蚀性 178

3.3.4耐磨性 178

3.4彩色装饰膜 178

3.4.1颜色 179

3.4.2光亮度 182

3.4.3耐蚀性 182

3.4.4耐磨性 183

3.4.5典型的镀制工艺 183

3.5玻璃装饰功能膜 186

3.5.1幕墙玻璃装饰膜的基本功能 186

3.5.2玻璃镀膜的材料与颜色 188

3.5.3镀膜玻璃的硬度和耐磨性 190

3.5.4智能窗玻璃 191

3.5.5防雾防露和自清洁镀膜玻璃 194

3.6塑料金属化装饰膜和七彩膜 194

3.6.1塑料金属化装饰膜 194

3.6.2七彩装饰膜 196

3.7包装装潢用装饰膜 196

3.7.1仿金属装潢的包装膜 196

3.7.2服饰用金银线 196

3.7.3电化铝箔 197

3.7.4高档食品用真空镀铝复合包装材料 197

3.7.5 SiOx和Al2O3透明阻隔膜 198

3.8彩虹薄膜与镀铝纸 198

3.8.1彩虹薄膜 198

3.8.2镀铝纸 199

3.9大面积装饰镀膜生产中应注意的技术 201

参考文献 201

4机械功能薄膜 203

4.1概述 203

4.2机械功能薄膜的主要膜系与设计膜层的原则 204

4.2.1主要膜系 204

4.2.2设计选择膜层的基本原则 205

4.3氮化物系 207

4.3.1 TiN 208

4.3.2 ZrN 212

4.3.3 CrN 213

4.3.4（Ti，Al）N 214

4.3.5（Cr，Ti，Al）N 218

4.4碳化物系 226

4.4.1 TiC 226

4.4.2 Cr-C 227

4.4.3W-C 228

4.5硼化物与硅化物系 229

4.5.1 硼化物（TiB2、ZrB2）系 229

4.5.2硅化物（WSi2、MoSi2、TaSi2、TiSi2）系 231

4.6金属与合金系 232

4.6.1金属与合金薄膜 232

4.6.2金属与合金膜用靶材 235

4.6.3金属元素用作注入离子来提高材料表层的性能 235

4.6.4金属与合金作薄膜材料的中间过渡层 237

4.6.5其他作用 238

4.7超硬薄膜 238

4.7.1金刚石膜 239

4.7.2类金刚石膜 257

4.7.3 β-C3N4超硬膜 270

4.7.4纳米晶Ti-Si-N薄膜 274

4.7.5纳米多层膜 276

4.7.6多层Ti/TiN/Zr/ZrN耐磨抗冲刷膜 282

4.8机械功能薄膜的主要工业应用 286

4.8.1机械功能薄膜的超硬耐磨性的主要工业应用 286

4.8.2机械功能薄膜（涂层）的防护性能主要工业应用 297

4.8.3在酸和熔融态金属及盐中的工业应用 299

4.8.4机械功能膜在特殊环境中的应用 300

4.9机械功能薄膜的发展 302

4.9.1新型的金属陶瓷薄膜涂层 302

4.9.2多元复合薄膜 303

4.9.3多层复合薄膜 304

4.9.4纳米薄膜 306

4.9.5纳米晶-非晶复合薄膜 306

4.9.6非金属超硬薄膜 306

参考文献 307

5物理功能薄膜 310

5.1概述 310

5.2微电子功能薄膜 310

5.2.1半导体薄膜 311

5.2.2介质薄膜 316

5.2.3导电薄膜 321

5.2.4电阻薄膜 330

5.3电磁功能薄膜 333

5.3.1高温超导薄膜 333

5.3.2压电薄膜 339

5.3.3铁电薄膜 343

5.3.4磁性薄膜 347

5.4光学功能薄膜 356

5.4.1基本光学薄膜 356

5.4.2控光薄膜 361

5.4.3光学薄膜材料 367

5.5光电子功能薄膜 372

5.5.1薄膜光电探测器 373

5.5.2光电池薄膜 377

5.5.3光敏电阻薄膜 379

5.5.4光电导摄像靶薄膜 381

5.5.5透明导电氧化物薄膜 384

5.6集成光学功能薄膜 389

5.6.1光波导薄膜 389

5.6.2光开关薄膜 392

5.6.3光调制（光偏转）薄膜 393

5.7物理功能薄膜的应用 395

5.7.1物理功能薄膜在微电子器件和集成电路中的应用 395

5.7.2物理功能薄膜在光学器件上的应用 400

5.7.3物理功能薄膜在光电子器件上的应用 408

5.7.4物理功能薄膜在太阳能电池上的应用 422

5.7.5物理功能薄膜在传感器上的应用 426

参考文献 431

6特殊功能薄膜 434

6.1导弹雷达整流罩用的高温耐磨与透光功能薄膜 434

6.2超高真空中的润滑用的功能薄膜 435

6.3超固体润滑功能薄膜 436

6.4航空航天用关键材料表面改性的特殊功效功能薄膜 438

6.5多功能用途的金刚石膜和类金刚石膜 439

6.6耐高压天然气冲蚀的密封面材料 441

6.6.1天然气田工况对部件的性能要求和国外设计采用的基材和密封面材质 441

6.6.2钛合金表面生成10μm的化合物TiN层作高压天然气的冲蚀与密封材料 441

6.6.3离子氮化后钛合金（材）表面生成的扩散层与TiN化合物层的性能与应用 441

6.7热沉材料 444

6.8高温条件下的耐磨功能薄膜 446

6.9射线环境下的润滑与耐磨和核反应堆相关重要部件的涂层 446

6.10超晶格特殊功能薄膜 447

参考文献 448

7材料表面微细加工技术及其在微机电系统中的应用 449

7.1概述 449

7.2表面微细加工技术 449

7.2.1光刻加工 449

7.2.2电子束微细加工 453

7.2.3离子束微细加工 455

7.2.4激光束微细加工 459

7.2.5超声微细加工 460

7.2.6电火花微细加工 462

7.2.7电解微细加工 463

7.2.8微电铸加工 464

7.2.9 LIGA技术加工 465

7.2.10准LIGA技术加工 472

7.2.11扫描探针显微镜纳米精密加工 472

7.3微细加工技术在微电子先进新技术中的应用 475

7.3.1微电子微细加工技术 475

7.3.2微电子微细加工技术的应用 478

7.4微细加工在微机械器件、微机电系统部件制造加工中的应用 478

7.4.1大规模成熟制造集成电路技术的引用 479

7.4.2薄膜沉积制备技术 481

7.4.3光刻工艺技术 482

7.4.4 LIGA制造技术 483

7.4.5牺牲层技术 483

7.4.6基板键合技术 485

7.5微机电系统的加工与典型器件 488

7.5.1微机电系统加工技术特点 488

7.5.2微机电系统加工的典型器件与系统 489

7.5.3微机械与微机电系统常用材料 511

7.5.4微机电系统加工的多样化与标准化 512

7.6微机电系统研究开发概况与产业化前景 513

7.6.1国外微机电系统研究开发概况及产业化前景 513

7.6.2我国微机电系统研究开发概况和今后的发展方向 514

参考文献 515