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第一章 真空技术基础 1

1.1真空基础 1

1.1.1真空的定义及其度量单位 1

1.1.2真空的分类 2

1.1.3气体与蒸气 3

1.2稀薄气体的性质 3

1.2.1理想气体定律 4

1.2.2气体分子的速度分布 4

1.2.3平均自由程 5

1.2.4碰撞次数与余弦散射定律 5

1.2.5真空在薄膜制备中的作用 6

1.3真空的获得 7

1.3.1气体的流动状态 7

1.3.2真空的获得 8

1.4真空的测量 13

1.4.1热偶真空计和热阻真空计 14

1.4.2电离真空计 15

1.4.3薄膜真空计 15

1.4.4其他类型的真空计 16

习题与思考题 16

第二章 薄膜的物理制备工艺学 18

2.1薄膜制备方法概述 18

2.2真空蒸发镀膜 19

2.2.1真空蒸发原理 19

2.2.2蒸发源的蒸发特性 26

2.2.3蒸发源的加热方式 29

2.2.4合金及化合物的蒸发 35

2.3溅射镀膜 37

2.3.1概述 37

2.3.2辉光放电 38

2.3.3表征溅射特性的基本参数 41

2.3.4溅射过程与溅射镀膜 49

2.3.5溅射机理 52

2.3.6主要溅射镀膜方式 53

2.3.7溅射镀膜的厚度均匀性分析 61

2.3.8溅射镀膜与真空蒸发镀膜的比较 63

2.4离子束镀膜 64

2.4.1离子镀的原理与特点 65

2.4.2离子轰击及其在镀膜中的作用 66

2.4.3粒子轰击对薄膜生长的影响 68

2.4.4离子镀的类型及特点 68

2.5分子束外延技术 72

2.5.1外延的基本概念 72

2.5.2 MBE装置及原理 72

2.5.3 MBE的特点 73

2.6脉冲激光沉积技术 74

2.6.1脉冲激光沉积技术概述 74

2.6.2脉冲激光沉积技术的特点 75

2.6.3脉冲激光沉积薄膜技术的改进 77

2.6.4脉冲激光沉积薄膜技术的发展 77

习题与思考题 82

第三章 薄膜的化学制备工艺学 85

3.1概述 85

3.2化学气相沉积 85

3.2.1化学气相沉积简介 85

3.2.2 CVD的基本原理 86

3.2.3 CVD法的主要特点 90

3.2.4几种主要的VCD技术简介 91

3.3薄膜的化学溶液制备技术 97

3.3.1化学反应镀膜 97

3.3.2溶胶—凝胶法（Sol—Gel）法 99

3.3.3阳极氧化法 99

3.3.4电镀法 100

3.3.5喷雾热分解法 101

3.4薄膜的软溶液制备技术 102

3.4.1软溶液制备技术的基本原理 102

3.4.2水热电化学 103

3.5.超薄有机薄膜的LB制备技术 104

3.5.1概述 104

3.5.2 LB薄膜技术 105

习题与思考题 106

第四章 薄膜制备中的相关技术 109

4.1基片 109

4.1.1各种基片的性质 109

4.1.2基片的清洗 114

4.1.3超清洁表面 117

4.2薄膜厚度的测量与监控 120

4.2.1力学方法 121

4.2.2电学方法 122

4.2.3光学方法 124

4.2.4其他膜厚监控方法 127

4.3薄膜图形制备技术 128

4.3.1薄膜图形加工的主要方法 128

4.3.2光刻法 129

4.4薄膜制备的环境 136

4.4.1尘埃与针孔 136

4.4.2超净工作间标准与级别 136

习题与思考题 138

第五章 薄膜的形成与生长 140

5.1凝结过程与表面扩散过程 140

5.1.1吸附过程 140

5.1.2表面扩散过程 141

5.1.3凝结过程 142

5.2薄膜晶核的形成与生长 145

5.2.1晶核形成与生长的物理过程 145

5.2.2晶核形成理论 146

5.3薄膜的形成与生长 151

5.3.1薄膜生长的三种模式 151

5.3.2薄膜形成过程 153

5.3.3溅射薄膜与外延薄膜的生长特性 155

5.3.4非晶薄膜的生长特性 158

5.3.5影响薄膜生长特性的因素 160

5.4薄膜形成过程的计算机模拟 162

5.4.1蒙特卡罗法计算机模拟 162

5.4.2分子动力学计算机模拟 164

习题与思考题 167

第六章 现代薄膜分析方法 168

6.1概述 168

6.2 X射线衍射法 169

6.2.1 X射线衍射原理 169

6.2.2 X射线衍射的应用 170

6.3扫描电子显微镜 171

6.3.1扫描电子显微镜的工作原理 171

6.3.2扫描电子显微镜的应用 173

6.3.3新型扫描电子显微镜 174

6.4透射电子显微镜 175

6.4.1透射电子显微镜的工作原理 175

6.4.2 TEM的应用 176

6.4.3 TEM的发展 176

6.5俄歇电子能谱 178

6.5.1俄歇电子能谱的工作原理 178

6.5.2俄歇电子能谱的应用与发展 180

6.6 X射线光电子能谱 182

6.6.1 X射线光电子能谱的工作原理 182

6.6.2 XPS的定性分析 184

6.6.3 XPS的定量分析 185

6.7二次离子质谱 185

6.7.1二次离子质谱发展简介 185

6.7.2 SIMS的原理 185

6.7.3 SIMS的应用 187

6.7.4 SIMS的新进展 188

6.8卢瑟福背散射法 189

6.8.1基本原理 189

6.8.2分析方法 189

6.8.3 RBS的实验设备与样品 191

6.9原子力显微镜 192

6.9.1原子力显微镜的基本原理 192

6.9.2原子力显微镜的成像模式 193

6.9.3压电响应力显微镜 194

习题与思考题 195

第七章 薄膜的物理性质 196

7.1薄膜的力学性质 196

7.1.1薄膜的附着力 196

7.1.2薄膜的内应力 200

7.1.3薄膜的硬度 203

7.2薄膜的电学性质 204

7.2.1金属薄膜的电学性质 204

7.2.2介质薄膜的电学性质 207

7.2.3半导体薄膜的电学性质 216

7.3薄膜的光学性能 222

7.3.1薄膜光学的基本理论 222

7.3.2薄膜光学性能的测量 224

7.3.3薄膜波导与光耦合 226

7.4薄膜的磁学性质 227

7.4.1薄膜的磁性 227

7.4.2磁各向异性 229

7.4.3薄膜的磁畴 229

7.4.4磁阻效应 229

7.4.5薄膜制备条件对磁性能的影响 230

7.5薄膜的热学性质 231

7.5.1薄膜热导率测量方法 231

7.5.2薄膜热扩散率测量方法 235

7.5.3薄膜热容的测量方法 236

7.5.4薄膜热膨胀系数测量方法 237

习题与思考题 238

第八章 几种重要的功能薄膜材料 240

8.1半导体薄膜 240

8.1.1概述 240

8.1.2半导体薄膜的制备方法 240

8.1.3元素半导体薄膜 241

8.1.4 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体薄膜 243

8.1.5 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体薄膜 245

8.1.6氧化锌薄膜 249

8.2超导薄膜 252

8.2.1超导薄膜的制备与性能 252

8.2.2超导薄膜的研究进展 254

8.3铁电薄膜 258

8.3.1概述 258

8.3.2铁电薄膜的制备 259

8.3.3铁电薄膜的研究进展 260

8.4磁性薄膜 262

8.4.1概述 262

8.4.2磁记录薄膜 263

8.4.3磁光薄膜 263

8.4.4磁阻薄膜 265

8.4.5氧化物磁性薄膜 267

8.5磁电薄膜 269

8.5.1概述 269

8.5.2单相磁电薄膜 270

8.5.3多相复合磁电薄膜 272

8.6光学薄膜 276

8.6.1光波导薄膜 276

8.6.2光开关薄膜 278

8.6.3薄膜透镜 279

8.6.4薄膜激光器 280

8.7金刚石薄膜 281

8.7.1概述 281

8.7.2金刚石膜的制备方法 281

8.7.3金刚石膜的性能 282

习题与思考题 284

第九章 薄膜应用 285

9.1半导体薄膜应用 285

9.1.1非晶硅半导体薄膜应用 285

9.1.2多晶硅半导体薄膜应用 287

9.1.3化合物半导体薄膜应用 288

9.1.4碳化硅薄膜应用 293

9.2光学薄膜应用 295

9.2.1减反射膜 295

9.2.2反射膜 298

9.2.3分光膜 302

9.3磁性薄膜应用 306

9.3.1磁记录薄膜 306

9.3.2磁光薄膜 309

9.4超硬薄膜应用 310

9.4.1金刚石薄膜的应用 310

9.4.2类金刚石薄膜的应用 312

9.5发光薄膜应用 313

9.5.1薄膜发光显示器 313

9.5.2有机电致发光薄膜 314

9.6铁电薄膜应用 315

9.6.1铁电存储器 315

9.6.2红外热释电探测器 315

9.6.3铁电薄膜微机电系统（MEMS） 317

9.6.4铁电光波导及铁电超晶格 317

9.7超导薄膜应用 319

9.7.1 SQUID仪器 319

9.7.2超导微波器件与超导红外探测器 320

9.7.3超导滤波器 321

9.7.4超导数字计算机 322

9.8 LB膜的应用 322

9.8.1 LB膜在生物膜仿生模拟上的应用 322

9.8.2 LB膜技术制备超薄膜 323

9.8.3 LB膜在光学上的应用 324

9.8.4 LB膜在半导体材料中的应用 324

9.8.5 LB膜在铁电材料中的应用 325

9.8.6 LB膜在传感器上的应用 325

习题与思考题 326

主要词汇汉英索引 327

参考文献 333