薄膜材料介紹

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1、客 戶 服 務(wù) 部 陳 維 濤薄 膜 材 料 定 義薄 膜 材 料 制 備 1 2 薄 膜 材 料 應(yīng) 用 3目錄Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉最 古 老 的 薄 膜 薄 膜 制 備 可 上 溯 至 三 千多 年 前 的 中 國(guó) 商 代 ， 那 時(shí) 我們 的 祖 先 就 已 經(jīng) 會(huì) 給 陶 瓷 上“ 釉 ” 了 。 漢 代 發(fā) 明 了 用 鉛作 助 溶 劑 的 低 溫 鉛 釉 。 到 了唐 、 宋 時(shí) 代 ， 中 國(guó) 人 的 彩 釉工 藝 達(dá) 到 了 頂 峰 。 釉 涂 層 不僅

2、是 漂 亮 的 裝 飾 層 ， 而 且 增加 了 陶 瓷 器 的 機(jī) 械 強(qiáng) 度 ， 還使 其 不 易 污 染 、 便 于 清 洗 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉可 能 最 早 的 納 米 薄 膜 ：古 代 銅 鏡 表 面 的 防 銹層 （ 納 米 氧 化 錫 薄 膜 ）其 年 代 可 以 追 溯 到 商代 ， 甚 至 更 早 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉薄 膜

3、的 歷 史 ， 要 追 溯 到 三 千 多 年 以 前 。近 30年 來(lái) ， 真 正 作 為 一 門 新 型 的 薄 膜 科 學(xué) 與 技 術(shù) 。目 前 ， 薄 膜 材 料 已 是 材 料 學(xué) 領(lǐng) 域 中 的 一 個(gè) 重 要 分 支 ，它 涉 及 物 理 、 化 學(xué) 、 電 子 學(xué) 、 冶 金 學(xué) 等 學(xué) 科 ， 在 國(guó) 防 、通 訊 、 航 空 、 航 天 、 電 子 工 業(yè) 、 光 學(xué) 工 業(yè) 等 方 面 有 著特 殊 的 應(yīng) 用 ， 逐 步 形 成 了 一 門 獨(dú) 特 的 學(xué) 科 “ 薄 膜 學(xué) ” 。Leading Physical Property Analysis of Thin-F

4、ilm Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 當(dāng) 固 體 或 液 體 的 一 維 線 性 尺 度 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 小 于 其 他 二維 時(shí) ， 我 們 將 這 樣 的 固 體 或 液 體 稱 為 膜 。 薄 膜 材 料 的 厚 度 為 1nm1um之 間 ， 它 無(wú) 法 單獨(dú) 存 在 ， 只 能 依 附 在 基 底 上 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情

5、 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉薄 膜 材 料 涂 層 或 厚 膜薄 膜 (1um) (力 、 熱 、 磁 、 生 物 等 )Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 薄 膜 材 料 是 相 對(duì) 塊 體 材 料 而 言 ， 但 不 是 簡(jiǎn) 單地 將 塊 體 材 料 壓 薄 而 成 的 ， 而 是 采 用 特 殊 的 方 法在 體 材 料 表 面 制 備 一 層 與

6、體 材 料 性 質(zhì) 完 全 不 同 的物 質(zhì) 層 ， 它 一 般 具 有 特 殊 的 材 料 性 能 或 性 能 組 合 。 在 真 空 薄 膜 沉 積 過(guò) 程 中 ， 可 以 看 成 是 原 子 級(jí)的 鑄 造 工 藝 ， 它 是 將 單 個(gè) 原 子 一 個(gè) 一 個(gè) 地 凝 結(jié) 在襯 底 表 面 形 成 薄 膜 。薄 膜 材 料 定 義薄 膜 材 料 制 備 1 2 薄 膜 材 料 應(yīng) 用 3目錄Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉制 備 技 術(shù) 濕 式 成 膜 電 鍍物 理 氣 相 沉

7、 積 技 術(shù)（ 真 空 蒸 鍍 、 濺 射 鍍 膜 ）化 學(xué) 氣 相 沉 積 技 術(shù)（ 熱 CVD、 光 CVD ）干 式 成 膜 化 學(xué) 鍍陽(yáng) 極 氧 化涂 覆 法 （ 噴 涂 、 甩 膠 、 浸 涂 ）溶 膠 -凝 膠 膜Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉物 理 氣 相 沉 積 (PVD)原 子 分 子 的 物 理 遷 移 PLD， Megnetron Sputtering， ALD， MBE化 學(xué) 氣 相 沉 積 原 子 分 子 的 化 學(xué) 反 應(yīng) CVD， AMO-CVD， 溶

8、 膠 凝 膠 法 Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 利 用 蒸 發(fā) 、 濺 射 沉 積 或 復(fù) 合 的 技 術(shù) ， 不 涉 及 到 化 學(xué) 反 應(yīng) ,成 膜 過(guò) 程 基 本 是 一 個(gè) 物 理 過(guò) 程 而 完 成 薄 膜 生 長(zhǎng) 過(guò) 程 的 技 術(shù) ,以 PVD為 代 表 。 1. 定 義2. 成 膜 方 法 與 工 藝q 真 空 蒸 發(fā) 鍍 膜 （ 包 括 脈 沖 激 光 沉 積 、 分 子 束 外 延 ）q 濺 射 鍍 膜 q 離 子 成 膜Leading Physical Pr

9、operty Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Target/evaporated sourceSubstrate surfaceAtomic rainClustersParticlesDischargeImpurity, ContaminationVacuumCloudEarth surface - groundNatural rainSnowHailThunder stormDust, PollutionEnvironmental protectionCloud targetsubstrate原 子層 的晶 體生 長(zhǎng)“ 世界 ”與

10、自然 世界 的比 擬Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 真 空 室 內(nèi) 加 熱 的 固 體 材 料 被 蒸 發(fā) 汽 化 或 升 華 后 ， 凝 結(jié)沉 積 到 一 定 溫 度 的 襯 底 材 料 表 面 。 形 成 薄 膜 經(jīng) 歷 三 個(gè) 過(guò) 程 ： 1) 蒸 發(fā) 或 升 華 。 通 過(guò) 一 定 加 熱 方 式 使 被 蒸 發(fā) 材 料 受 熱 蒸發(fā) 或 升 華 ， 由 固 態(tài) 或 液 態(tài) 變 成 氣 態(tài) 。2) 輸 運(yùn) 到 襯 底 。 氣 態(tài) 原 子 或 分 子 在 真 空 狀 態(tài) 及

11、一 定 蒸 氣壓 條 件 下 由 蒸 發(fā) 源 輸 運(yùn) 到 襯 底 。3) 吸 附 、 成 核 與 生 長(zhǎng) 。 通 過(guò) 粒 子 對(duì) 襯 底 表 面 的 碰 撞 ， 襯底 表 面 對(duì) 粒 子 的 吸 附 以 及 在 表 面 的 遷 移 完 成 成 核 與 生長(zhǎng) 過(guò) 程 。 是 一 個(gè) 以 能 量 轉(zhuǎn) 換 為 主 的 過(guò) 程 。 n 工 藝 原 理Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉對(duì) 于 化 合 物 和 合 成 材 料 ， 常 用 各 種 蒸 發(fā) 法 和 熱 壁 法 。 1） 閃 蒸 蒸 發(fā)

12、 （ 瞬 間 蒸 發(fā) ） ： 呈 細(xì) 小 顆 粒 或 粉 末 的 薄 膜 材 料 ， 以 極 小 流 量 逐 漸 進(jìn) 入 高 溫蒸 發(fā) 源 ， 使 每 個(gè) 顆 粒 在 瞬 間 全 蒸 發(fā) ， 成 膜 ， 以 保 證 膜 的 組分 比 例 與 合 金 相 同 。2） 多 源 蒸 發(fā) ： 組 成 合 金 薄 膜 的 各 元 素 ， 各 自 在 單 獨(dú) 的 蒸 發(fā) 源 中 加 熱 ， 蒸發(fā) ， 并 按 薄 膜 材 料 組 分 比 例 成 膜 。 3） 反 應(yīng) 蒸 發(fā) ：真 空 室 通 入 活 性 氣 體 后 ， 其 原 子 、 分 子 與 來(lái) 自 蒸 發(fā) 源 的 原 子 ，分 子 ， 在 襯 底 表

13、 面 反 應(yīng) 生 成 所 需 化 合 物 。 一 般 用 金 屬 或 低 價(jià)化 合 物 反 應(yīng) 生 成 高 價(jià) 化 合 物 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉4） 分 子 束 外 延 (MBE) 分 子 束 外 延 是 以 蒸 鍍 為 基 礎(chǔ) 發(fā) 展 起 來(lái) 的 技 術(shù) 。外 延 （ epitaxy）指 在 單 晶 基 體 上 成 長(zhǎng) 出位 向 相 同 的 同 類 單 晶 體（ 同 質(zhì) 外 延 ） ， 或 者 成長(zhǎng) 出 具 有 共 格 或 半 共 格聯(lián) 系 的 異 類 單 晶 體 （

14、 異質(zhì) 外 延 ） 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉原 理 ： 在 超 高 真 空 條 件 下 ，將 各 組 成 元 素 的 分 子 束 流以 一 個(gè) 個(gè) 分 子 的 形 式 噴 射到 襯 底 表 面 ， 在 適 當(dāng) 的 溫度 下 外 延 沉 積 成 膜 。 目 前 MBE的 膜 厚 控 制 水 平 達(dá) 到 單 原 子 層 ， 可 用 于 制 備 超晶 格 、 量 子 點(diǎn) ， 及 3-5族 化 合 物 的 半 導(dǎo) 體 器 件 。應(yīng) 用Leading Physical Propert

15、y Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉5） 脈 沖 激 光 沉 積 (PLD) 利 用 脈 沖 聚 焦 激 光 燒 蝕 靶 材 ， 使 靶 的 局 部 在 瞬 間 受 高 溫汽 化 ， 在 真 空 室 內(nèi) 的 惰 性 氣 體 羽 輝 等 離 子 體 作 用 下 活 化 ， 并沉 積 到 襯 底 的 一 種 制 膜 方 法 。 Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉有 化 學(xué) 反 應(yīng) 的 使 用 與 參 與 ， 利 用 物 質(zhì) 間 的

16、 化 學(xué) 反 應(yīng) 實(shí) 現(xiàn)薄 膜 生 長(zhǎng) 的 方 法 。 化 學(xué) 氣 相 沉 積 (CVD Chemical Vapor Deposition ) 液 相 反 應(yīng) 沉 積 (液 相 外 延 )Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉q 氣 相 沉 積 的 基 本 過(guò) 程 包 括 三 個(gè) 步 驟 ： 即 提 供 氣 相 鍍 料 ； 鍍料 向 鍍 制 的 工 件 或 基 片 輸 送 ； 鍍 料 沉 積 在 基 片 上 構(gòu) 成 膜 層 。q 氣 相 沉 積 過(guò) 程 中 沉 積 粒 子 來(lái) 源 于 化

17、 合 物 的 氣 相 分 解 反 應(yīng) ，因 此 ， 稱 為 化 學(xué) 氣 相 沉 積 （ CVD） ， 否 則 ， 稱 為 物 理 氣 相沉 積 （ PVD） 。q CVD與 PVD的 不 同 處 ： 沉 積 粒 子 來(lái) 源 于 化 合 物 的 氣 相 分 解 反應(yīng) 。原 理Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉CVD薄 膜 生 長(zhǎng) 過(guò) 程1) 反 應(yīng) 氣 體 向 襯 底 表 面 輸 運(yùn) 擴(kuò)散 ；2) 反 應(yīng) 氣 體 在 襯 底 表 面 吸 附 ；3) 襯 底 表 面 氣 體 間 的 化 學(xué)

18、 反 應(yīng) ，生 成 固 態(tài) 和 氣 態(tài) 產(chǎn) 物 ， 固 態(tài)生 成 物 粒 子 經(jīng) 表 面 擴(kuò) 散 成 膜 ；4) 氣 態(tài) 生 成 物 由 內(nèi) 向 外 擴(kuò) 散 和表 面 解 吸 ；5) 氣 態(tài) 生 成 物 向 表 面 區(qū) 外 的 擴(kuò)散 和 排 放 。 TiCl4 +CH4 TiC +4HClLeading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉q 概 念 ： 利 用 液 相 中 進(jìn) 行 的 反 應(yīng) 而 沉 積 薄 膜 的 方 法 。q 主 要 方 法 ： 液 相 外 延 技 術(shù) 化 學(xué) 鍍 電 化 學(xué) 沉

19、積 溶 膠 -凝 膠 法 LB膜 技 術(shù)Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉液 相 外 延 技 術(shù) 在 單 晶 襯 底 上 生 長(zhǎng) 外 延 層 的 成 膜 方 法 ， 主 要 技 術(shù) 有傾 斜 法 、 浸 漬 法 和 滑 動(dòng) 舟 法 。 在 適 當(dāng) 的 電 解 液 中 ， 用 Al、 Ta、 Ti、 V等 金 屬 作 陽(yáng) 極 ，石 墨 或 金 屬 本 身 作 陰 極 。 在 直 流 電 場(chǎng) 作 用 下 ， 陽(yáng) 極 金 屬表 面 會(huì) 形 成 穩(wěn) 定 的 氧 化 物 薄 膜 。 其 過(guò) 程

20、經(jīng) 歷 了 金 屬 的 氧化 、 金 屬 的 溶 解 、 氧 化 物 的 溶 解 過(guò) 程 。陽(yáng) 極 氧 化Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉化 學(xué) 鍍電 化 學(xué) 沉 積 利 用 在 特 定 的 電 解 液 中 的 電 解 反 應(yīng) ， 在 底 板 的 襯 底 上 進(jìn) 行 鍍 膜 的方 法 。 利 用 還 原 劑 在 鍍 層 物 質(zhì) 的 溶 液 中 進(jìn) 行 化 學(xué) 還 原 反 應(yīng) ， 并 在 襯 底 表面 得 到 鍍 層 的 方 法 。 無(wú) 機(jī) 材 料 或 高 分 子 聚 合 物 溶 解

21、， 制 成 均 勻 溶 液 ， 將 干 凈 的 玻 片 或其 它 基 片 插 入 溶 液 ， 或 滴 數(shù) 滴 溶 液 在 基 片 上 ， 用 離 心 甩 膠 等 方 法 敷 于基 體 表 面 形 成 膠 體 膜 ， 然 后 進(jìn) 行 干 燥 處 理 ， 除 去 溶 劑 制 得 固 體 薄 膜 。溶 膠 -凝 膠 法Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉薄 膜 的 生 長(zhǎng) 過(guò) 程 (1) 核 生 長(zhǎng) 型 （ Volmer Veber型 ） 特 點(diǎn) ： 到 達(dá) 襯 底 上 的 沉 積 原 子 首

22、 先 凝 聚 成 核 ， 后 續(xù) 飛來(lái) 的 沉 積 原 子 不 斷 聚 集 在 核 附 近 ， 使 核 在 三 維 方 向 上 不斷 長(zhǎng) 大 而 最 終 形 成 薄 膜 。 這 種 類 型 的 生 長(zhǎng) 一 般 在 襯 底 晶 格 和 沉 積 膜 晶 格 不 相 匹配 （ 非 共 格 ） 時(shí) 出 現(xiàn) ， 大 部 分 的 薄 膜 的 形 成 過(guò) 程 屬 于 這種 類 型 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉(2) 層 生 長(zhǎng) 型 （ Frank-Vanber Merwe型 ） 特 點(diǎn) ：

23、沉 積 原 子 在 襯 底 的 表 面 以 單 原 子 層 的 形 式 均 勻 地 覆 蓋一 層 ， 然 后 再 在 三 維 方 向 上 生 長(zhǎng) 第 二 層 、 第 三 層 。 一 般 在 襯 底 原 子 與 沉 積 原 子 之 間 的 鍵 能 接 近 于 沉 積 原 子 相 互之 間 鍵 能 的 情 況 下 （ 共 格 ） 發(fā) 生 這 種 生 長(zhǎng) 方 式 的 生 長(zhǎng) 。 以 這 種 方 式 形 成 的 薄 膜 ， 一 般 是 單 晶 膜 ， 并 且 和 襯 底 有 確 定的 取 向 關(guān) 系 。 例 如 在 Au襯 底 上 生 長(zhǎng) Pb單 晶 膜 、 在 PbS襯 底 上 生 長(zhǎng)PbSe單 晶

24、 膜 等 。 Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉(3) 層 核 生 長(zhǎng) 型 （ Straski Krastanov型 ） 特 點(diǎn) ： 生 長(zhǎng) 機(jī) 制 介 于 核 生 長(zhǎng) 型 和 層 生 長(zhǎng) 型 的 中 間 狀 態(tài) 。當(dāng) 襯 底 原 子 與 沉 積 原 子 之 間 的 鍵 能 大 于 沉 積 原 子 相 互 之 間 鍵能 的 情 況 下 （ 準(zhǔn) 共 格 ） 多 發(fā) 生 這 種 生 長(zhǎng) 方 式 的 生 長(zhǎng) 。 在 半 導(dǎo) 體 表 面 形 成 金 屬 膜 時(shí) 常 呈 現(xiàn) 這 種 方 式 的

25、生 長(zhǎng) 。 例如 在 Ge表 面 上 沉 積 Cd， 在 Si表 面 上 沉 積 Bi、 Ag等 都 屬 于 這 種類 型 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉三 種 不 同 的 薄 膜 生 長(zhǎng) 方 式Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 小 島 階 段 結(jié) 合 階 段 溝 道 階 段 連 續(xù) 薄 膜小 島 成 核 核 長(zhǎng) 大 結(jié) 合 孔 洞 連 續(xù) 膜溝 道 在 薄 膜 的 三

26、 種 生 長(zhǎng) 方 式 種 ， 核 生 長(zhǎng) 型 最 為 普 遍 ， 在理 論 上 也 較 為 成 熟 ， 我 們 主 要 討 論 這 種 類 型 的 形 成 機(jī) 理 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉基 底 又 稱 ： 基 片 ， 襯 底陶 瓷 基 底金 屬 基 底 各 種 工 具 刀 具 件玻 璃 基 底樹(shù) 脂 基 底高 分 子 基 底柔 性 基 底 玻 璃 晶 圓Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注

27、 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉

28、硅 基 底 上 的 SiO2薄 膜Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 襯 底 與 外 延 膜 的 結(jié) 構(gòu) 匹 配 ： 外 延 材 料 與 襯 底 材 料 的 晶 體 結(jié)構(gòu) 相 同 或 相 近 、 晶 格 常 數(shù) 失 配 小 、 結(jié) 晶 性 能 好 、 缺 陷 密 度 低 ； 襯 底 與 外 延 膜 的 熱 膨 脹 系 數(shù) 匹 配 ： 熱 膨 脹 系 數(shù) 的 匹 配 非 常重 要 ， 外 延 膜 與 襯 底 材 料 在 熱 膨 脹 系 數(shù) 上 相 差 過(guò) 大 不 僅 可 能 使外 延 膜

29、 質(zhì) 量 下 降 ， 還 會(huì) 在 器 件 工 作 過(guò) 程 中 ， 由 于 發(fā) 熱 而 造 成 器件 的 損 壞 ； 襯 底 與 外 延 膜 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 匹 配 ： 襯 底 材 料 要 有 好 的 化 學(xué)穩(wěn) 定 性 ， 在 外 延 生 長(zhǎng) 的 溫 度 和 氣 氛 中 不 易 分 解 和 腐 蝕 ， 不 能 因?yàn)?與 外 延 膜 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 使 外 延 膜 質(zhì) 量 下 降 ； 材 料 制 備 的 難 易 程 度 及 成 本 的 高 低 ： 考 慮 到 產(chǎn) 業(yè) 化 發(fā) 展 的需 要 ， 襯 底 材 料 的 制 備 要 求 簡(jiǎn) 潔 ， 成 本 不 宜 很 高 。薄 膜 材 料 定

30、義薄 膜 材 料 制 備 1 2 薄 膜 材 料 應(yīng) 用 3目錄Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 表 面 改 性 ： 在 保 持 塊 體 材 料 固 有 特 性 （ 例 如 機(jī) 械 強(qiáng) 度 等 ）的 優(yōu) 點(diǎn) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 僅 對(duì) 表 面 進(jìn) 行 加 工 處 理 ， 使 其 產(chǎn) 生 新 的 物 理 、化 學(xué) 特 性 以 及 所 需 要 功 能 的 各 種 方 法 ， 統(tǒng) 稱 表 面 改 性 。 表 面 改 性 的 目 的 ： 使 結(jié) 構(gòu) 材 料 功 能 化 ， 一 般 是 通 過(guò)

31、 對(duì) 結(jié) 構(gòu)材 料 進(jìn) 行 表 面 處 理 賦 予 其 新 功 能 ， 如 耐 蝕 、 耐 熱 、 耐 磨 、 耐 氧化 、 光 澤 性 、 潤(rùn) 滑 性 。 按 大 的 領(lǐng) 域 ， 表 面 改 性 主 要 用 于 汽 車 、 船 舶 、 航 空 及 航 天 、發(fā) 電 等 能 源 相 關(guān) 的 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 械 系 統(tǒng) ， 以 及 相 應(yīng) 的 部 件 、 裝 置 等 。 意 義 ： 表 面 改 性 不 僅 可 以 提 高 經(jīng) 濟(jì) 效 益 ， 而 且 對(duì) 于 節(jié) 省 資源 、 能 源 ， 開(kāi) 發(fā) 材 料 新 功 能 ， 提 高 可 靠 性 ， 實(shí) 現(xiàn) 輕 薄 短 小 化 都具 有 十 分 重 要 的

32、意 義 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉目 的 基 材 表 面 層 （ 膜 ） 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 方 法耐 蝕 高 強(qiáng) 度 鋼低 碳 鋼不 銹 鋼特 殊 鋼磁 性 鐵 合 金 Al， CZnTiCrTa 螺 栓 、 一 般 結(jié) 構(gòu)件 、飛 機(jī) 與 航 天 器 、船 舶 汽 車永 磁 材 料 （ 釹 鐵硼 等 ） 離 子 鍍 、 濺 射 鍍膜 、離 子 注 入 、 等 離子 增 強(qiáng) PVD和 CVD、離 子 束 混 合 、 電鍍 等耐 熱 鋼 材Inconel 合 金Al及 Al合 金

33、 Al， CW， Ta， Ti 排 氣 管 、 汽 車 、航 空 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 、高 溫 噴 氣 噴 嘴 離 子 鍍 、 濺 射 鍍膜 、 離 子 注 入 、等 離 子 增 強(qiáng) PVD和CVD、 離 子 束 混 合 、電 鍍 等耐 磨 各 種 鋼 材 TiNTiCTi-BTi， Cr， Ta等 切 削 刀 具 、 刀 具 、成 型 工 具 、 模 具 、軋 輥軸 承 、 軸 套 離 子 鍍 、 濺 射 鍍膜 、 離 子 注 入 、等 離 子 增 強(qiáng) PVD和CVD、 離 子 束 混 合 、電 鍍 等Leading Physical Property Analysis of Thin-Film M

34、aterials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉目 的 基 材 表 面 層 （ 膜 ） 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 方 法耐 氧 化 各 種 鋼 材 AlTiCr 高 溫 氣 體 排 氣 管成 型 工 、 模 具 、軋 輥 離 子 鍍 、 濺 射 鍍膜 、離 子 注 入 、 等 離子 增 強(qiáng) PVD和 CVD、離 子 束 混 合 、 電鍍 等光 澤 性 不 銹 鋼低 碳 鋼 、 黃 銅 Au， AgAlTiN， CrN 首 飾 、 裝 飾 品 、鐘 表眼 鏡 架汽 車 零 部 件 ， 一般 電 鍍 件 離 子 鍍 、 濺 射 鍍膜 、 離 子 注 入 、等 離 子 增 強(qiáng) PVD和CVD、 離 子 束 混

35、合 、電 鍍 等潤(rùn) 滑 性 各 種 鋼 材黃 銅 、 炮 銅 TiC， CMoS2 ， WS2 軸 承 、 軸 套 、 旋轉(zhuǎn) 套 筒 、 轉(zhuǎn) 子 離 子 鍍 、 濺 射 鍍膜 、 離 子 注 入 、等 離 子 增 強(qiáng) PVD和CVD、 離 子 束 混 合 、電 鍍 等Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 TiC、 CrC、 TiN、 TiCN、 Al2 O3 薄 膜 特 性 ： 熔 點(diǎn) 高 、 硬 度 大 、摩 擦 系 數(shù) 低 、 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 好 ， 用 于 耐 磨 抗 蝕 的

36、表 面 效 果應(yīng) 用 分 類 改 善 的 性 能 涂 覆 的 工 具 、 部 件 推 薦 鍍 層切 削 工 具 切 削 刃月 牙 槽 磨 損防 裂 紋防 碎 裂 切 削 刀 具 刀 片車 刀 、 鉆 頭銑 刀 、 成 形 刀 具切 削 刀 具 、 鉆 孔 器 TiCTiNTiCNAl2 O3成 形 工 具 防 咬 合耐 磨 損防 裂 紋 拔 絲 模 、 精 整 工 具 、擴(kuò) 孔 、 軋 管 工 具 、割 斷 工 具 、 鍛 造 工具 、沖 壓 工 具 TiCTiCN化 學(xué) 工 業(yè) 耐 沖 蝕耐 磨 損耐 氣 蝕耐 腐 蝕 擋 板 、 滑 閥 、 沖 頭 、閥 芯 、 閥 體 、 噴 嘴 、催

37、化 劑 、 反 應(yīng) 器 、葉 輪 、 葉 片 、 管 路 TiCTiNTiCNCrCLeading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉應(yīng) 用 分 類 改 善 的 性 能 涂 覆 的 工 具 、 部 件 推 薦 鍍 層塑 料 加 工橡 膠 加 工 耐 沖 蝕耐 磨 損耐 腐 蝕 螺 紋 刀 片 、 缸 體 、儲(chǔ) 塑 罐 、 閥 門 、 成形 工 具 、 切 削 工 具 、葉 輪 、 孔 板 TiCTiCNCrCAl2 O3纖 維 機(jī) 械 耐 磨 損 纖 維 切 斷 刀 、 繞 線輥 、壓 縮 滾 筒 等

38、 TiCTiCN零 部 件 耐 磨 損耐 咬 合 無(wú) 潤(rùn) 滑 劑 軸 承 、摩 擦 軸 承 內(nèi) 外 圈摩 擦 磨 損 部 件凸 輪 、 滑 板 等 TiCTiNTiCNCrC精 密 工 具(包 括 測(cè) 量 工 具 ) 耐 磨 損 測(cè) 量 端 子 、 指 針 、滑 動(dòng) 配 合 、軸 承 、刻 碼 頭 TiCTiNTiCNCrCLeading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉發(fā) 展 趨 勢(shì) ：利 用 PVD和 CVD法 對(duì) 高 速 鋼 刀 具 進(jìn) 行 TiN鍍 層 處 理 ， 是 高 速 鋼 刀 具 的

39、 一 場(chǎng)革 命 。氮 化 鈦 鍍 層 保 證 高 速 鋼 刀 具 能 在 更 高 的 切 削 速 度 、 更 大 的 進(jìn) 給 量 下 切 削 ，并 使 刀 具 壽 命 延 長(zhǎng) 。據(jù) 報(bào) 道 ， 一 些 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 的 不 重 磨 刀 具 中 ， 3 0 %5 0 %是 加 涂 耐 磨 鍍 層 的 。一 些 專 家 曾 預(yù) 言 ， 國(guó) 外 在 今 年 內(nèi) ， TiN鍍 層 刀 具 至 少 將 占 齒 輪 加 工 刀 具 市場(chǎng) 的 7 0 %。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉 由 于

40、 成 本 低 、 能 耗 低 、 工 藝 簡(jiǎn) 單 、 柔 性 襯 底 的 優(yōu) 勢(shì) ， 在 太 陽(yáng)能 電 池 投 資 熱 潮 中 ， 硅 薄 膜 電 池 成 為 熱 點(diǎn) 中 的 熱 點(diǎn) 。 薄 膜 太 陽(yáng) 能電 池 在 未 來(lái) 510年 內(nèi) 將 以 50%左 右 的 年 平 均 增 長(zhǎng) 率 增 長(zhǎng) ， 到 2030年將 占 整 體 太 陽(yáng) 能 電 池 份 額 的 30%以 上 。Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of

41、Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉相 變 存 儲(chǔ) 器 （ PCRAM） 技術(shù) 是 基 于 相 變 材 料 （ 主 要為 硫 系 化 合 物 ） 在 晶 態(tài)（ 低 阻 態(tài) ） 和 非 晶 態(tài) （ 高阻 態(tài) ） 的 可 逆 轉(zhuǎn) 變 來(lái) 實(shí) 現(xiàn)數(shù) 據(jù) 的 存 儲(chǔ) 和 擦 寫 操 作 。寫 操 作 （ RESET） ： 施 加較 大 電 流 脈 沖 ； 焦 耳 熱 使相 變 材 料 溫 度 升 高 到 融 化溫 度 （ 典 型 相 變 材 料 ， 約 600 ） ， 淬 火 ， 1010 K/s, 成 為 非 晶 態(tài) ；晶 化 時(shí) 間 ： 10ns內(nèi) 完 成Leadi

42、ng Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉49Dielectric layer 應(yīng) 用 ： U盤 手 機(jī) 卡 MP3/MP4/MP5 相 機(jī) 卡 攝 像 機(jī) 卡 電 子 卡 、 電 子 證 件 其 他 便 攜 式 通 訊 和 信 息 設(shè) 備 等559億 美 元196億 美 元閃 存 決 定 目 前 的 非易 失 性 存 儲(chǔ) 器 市 場(chǎng)Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉手 機(jī) 屏 幕 ： TFT薄

43、 膜 三 極 管 ， TCO透 明 導(dǎo) 電 膜 ， 硬 度 膜 等照 相 鏡 頭 ： 濾 光 膜 ， 增 透 膜 ， CCD感 光 膜 等手 機(jī) 外 殼 ： 金 屬 膜 ， 復(fù) 合 膜 ， 硬 度 膜 等手 機(jī) 內(nèi) 部 ： 芯 片 ， IC電 極 ， 半 導(dǎo) 體 元 件 ， 絕 緣 膜 ， 各 種 傳 感 器 等Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤

44、勉薄 膜 材 料 ： 第 二 代 超 導(dǎo) 體 YBa2Cu3O7- , Tc=90K（ 液 氮 溫 度 ： 77K）基 體 ： Ni-W帶 ； 不 銹 鋼 帶緩 沖 層 ： Al2O3/MgO/CeO2/YSZ/CeO2目 標(biāo) ： 1Km， 1000A電 流超 導(dǎo) 電 線 ： NbTi 合 金 絲（ 液 氦 溫 度 ： 4.2K）價(jià) 格 昂 貴 ， 韌 性 差 ， 不 能 推 廣Leading Physical Property Analysis of Thin-Film Materials專 注 激 情 嚴(yán) 謹(jǐn) 勤 勉組 成 和 結(jié) 構(gòu) 決 定 材 料 的 性 能薄 膜 材 料 依 附 于 基 底薄 膜 材 料 來(lái) 自 塊 體 ， 并 具 有 新 穎 的 特 性現(xiàn) 在 工 業(yè) ， 生 活 都 離 不 開(kāi) 薄 膜 材 料Thank You for Your Attention!