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1 物理气相沉积1

1.1 物理气相沉积1

1.2 真空蒸发镀膜2

1.2.1 真空蒸发的基本过程2

1.2.2 蒸发热力学3

1.2.3 蒸发速率4

1.2.4 蒸发分子的平均自由程与碰撞概率5

1.2.4.1 蒸发分子平均自由程5

1.2.4.2 碰撞概率6

1.2.5 蒸发源的蒸发特性及膜厚分布7

1.2.5.1 点蒸发源8

1.2.5.2 小平面蒸发源8

1.2.6 蒸发源的类型9

1.2.6.1 电阻加热蒸发源10

1.2.6.2 电子束加热蒸发源11

1.2.6.3 高频感应加热蒸发源13

1.2.6.4 电弧加热蒸发源13

1.2.6.5 激光加热蒸发源14

1.2.7 合金及化合物蒸发15

1.2.7.1 合金的蒸发15

1.2.7.2 合金薄膜的制备方法16

1.2.7.3 化合物蒸发法16

1.3 溅射镀膜17

1.3.1 辉光放电17

1.3.1.1 直流辉光放电的过程与特性18

1.3.1.2 帕邢定律19

1.3.1.3 直流辉光放电的现象与其特性20

1.3.1.4 高频辉光放电的特性21

1.3.2 溅射原理22

1.3.2.1 溅射现象22

1.3.2.2 溅射机理23

1.3.2.3 溅射率23

1.3.2.4 溅射原子的能量和速度28

1.3.3 溅射镀膜技术30

1.3.3.1 二极溅射30

1.3.3.2 三极或四极溅射32

1.3.3.3 射频（RF）溅射32

1.3.3.4 磁控溅射34

1.3.3.5 反应溅射35

1.4 离子镀膜38

1.4.1 离子镀原理39

1.4.2 离子镀膜条件40

1.4.3 离子镀的特点42

1.4.4 离化率与离子能量43

1.4.5 离子的轰击作用45

1.4.6 离子镀类型46

1.4.6.1 直流二极离子镀46

1.4.6.2 三极和多极型离子镀47

1.4.6.3 射频离子镀48

1.4.6.4 空心阴极离子镀49

1.4.6.5 活性反应离子镀52

2 化学气相沉积54

2.1 化学气相沉积的特点和分类54

2.1.1 化学气相沉积的特点54

2.1.2 化学气相沉积技术的分类55

2.2 CVD反应类型55

2.3 CVD过程的热力学57

2.3.1 化学反应的自由能变化57

2.3.2 CVD中的化学平衡的计算59

2.4 CVD中的气体输运60

2.4.1 流动气体边界层及影响因素60

2.4.2 扩散和对流62

2.5 CVD中薄膜生长动力学63

2.5.1 薄膜生长的均匀性63

2.5.2 温度与沉积速率65

2.6 CVD装置68

2.7 低压化学气相沉积69

2.8 等离子化学气相沉积70

2.8.1 等离子体的性质70

2.8.2 PCVD的特点71

2.8.3 常用的PCVD装置73

2.8.3.1 直流等离子化学气相沉积73

2.8.3.2 脉冲等离子化学气相沉积75

2.8.3.3 射频等离子化学气相沉积78

2.8.3.4 微波等离子化学气相沉积81

2.9 金属有机物化学气相沉积84

2.10 激光化学气相沉积87

2.11 分子束外延89

3 硬膜材料92

3.1 金刚石薄膜92

3.1.1 金刚石的结构和特点93

3.1.2 金刚石的性质及应用95

3.1.2.1 金刚石的力学性能95

3.1.2.2 金刚石电学性能95

3.1.2.3 金刚石的热学性能96

3.1.2.4 金刚石膜的光学性能97

3.1.2.5 金刚石膜的其他性能98

3.1.3 金刚石膜的表征98

3.1.4 低压合成金刚石的机理100

3.1.4.1 金刚石膜生长的基本原理100

3.1.4.2 低压气相生长金刚石的驱动力101

3.1.4.3 金刚石膜生成的基本条件103

3.1.5 低压沉积金刚石的方法与装置103

3.1.5.1 概述103

3.1.5.2 热丝化学气相沉积104

3.1.5.3 微波等离子体化学气相沉积金刚石膜107

3.1.5.4 等离子射流法111

3.1.6 金刚石涂层刀具114

3.1.6.1 金刚石涂层刀具的特点114

3.1.6.2 金刚石涂层刀具的技术性能116

3.2 类金刚石薄膜118

3.2.1 类金刚石的相结构与表征119

3.2.1.1 类金刚石的相结构119

3.2.1.2 类金刚石膜的表征120

3.2.2 类金刚石膜的性能121

3.2.2.1 DLC膜的力学性能122

3.2.2.2 DLC膜的电学性能123

3.2.2.3 DLC膜的光学性能124

3.2.2.4 DLC膜的其他性能126

3.2.3 DLC膜的应用126

3.2.3.1 DLC膜在机械领域的应用127

3.2.3.2 DLC膜在声学领域的应用128

3.2.3.3 DLC膜在电磁学领域的应用129

3.2.3.4 DLC膜在光学领域的应用129

3.2.3.5 DLC膜在医学领域的应用130

3.2.4 DLC膜的制备方法131

3.3 立方氮化硼薄膜131

3.3.1 氮化硼的结构和性质132

3.3.1.1 六角氮化硼的结构和性质133

3.3.1.2 菱形氮化硼的结构和性质134

3.3.1.3 纤锌矿氮化硼的结构和性质134

3.3.1.4 立方氮化硼的结构和性质135

3.3.2 氮化硼的相图135

3.3.3 立方氮化硼的表征136

3.3.3.1 傅立叶变换红外谱（FTIR）分析136

3.3.3.2 X射线光电子谱（XPS）分析137

3.3.3.3 氮化硼膜中化学配比的确定137

3.3.3.4 薄膜的形貌观测138

3.3.4 立方氮化硼的性质和应用138

3.3.5 立方氮化硼的制备方法141

3.3.5.1 物理气相沉积法141

3.3.5.2 化学气相沉积法143

3.3.5.3 物理法与化学法制备c-BN膜的比较144

3.4 CNx膜144

3.4.1 β-C3N4的晶体结构146

3.4.2 CNx膜的性能148

3.4.2.1 硬度148

3.4.2.2 耐磨损性能149

3.4.2.3 电学性能150

3.4.2.4 光学性质150

3.4.3 CNx膜的结构分析与表征151

3.4.3.1 CNx晶体结构的分析151

3.4.3.2 CNx薄膜的成分分析151

3.4.3.3 CNx薄膜的FTIR分析152

3.4.3.4 CNx薄膜的Raman光谱测试152

3.4.4 CNx的制备方法153

3.4.5 CNx薄膜的应用155

3.4.5.1 氮化碳涂层刀具干切削硅铝合金155

3.4.5.2 氮化碳涂层刀具干切削淬火钢156

3.5 氮化物、碳化物、氧化物薄膜及复合薄膜157

3.5.1 概述157

3.5.2 氮化物薄膜161

3.5.2.1 TiN薄膜161

3.5.2.2 其他氮化物薄膜164

3.5.3 碳化物薄膜165

3.5.3.1 TiC薄膜165

3.5.3.2 其他碳化物薄膜169

3.5.4 氧化物薄膜170

3.5.4.1 氧化铝镀层170

3.5.4.2 氧化锆薄膜171

3.5.5 复合膜172

3.5.5.1 TiCxNy薄膜173

3.5.5.2 纳米超硬复合膜176

4 薄膜在液相中的化学及电化学制备182

4.1 薄膜在液相中的化学转化制备182

4.1.1 化学镀182

4.1.1.1 化学镀镍183

4.1.1.2 化学镀铜187

4.1.2 化学氧化188

4.1.2.1 钢铁的化学氧化188

4.1.2.2 有色金属化学氧化192

4.1.3 钝化193

4.1.3.1 钝化膜的形成过程193

4.1.3.2 钝化膜的组成和结构193

4.1.3.3 钝化工艺194

4.1.3.4 影响钝化膜质量的因素195

4.1.4 磷化195

4.1.4.1 钢铁磷化处理196

4.1.4.2 有色金属的磷化199

4.2 薄膜在液相中的电化学转化制备199

4.2.1 电镀200

4.2.1.1 基础知识200

4.2.1.2 电镀金属204

4.2.1.3 电镀合金205

4.2.1.4 电刷镀209

4.2.1.5 非金属材料电镀212

4.2.2 阳极氧化214

4.2.2.1 铝阳极氧化膜215

4.2.2.2 铝阳极氧化机理216

4.2.2.3 铝阳极氧化工艺217

4.2.2.4 铝阳极氧化膜的着色和封闭219

4.2.2.5 阳极氧化法制备氧化铝模板223

4.2.2.6 其他有色金属阳极氧化223

4.2.3 微弧氧化225

4.2.3.1 铝及铝合金的微弧氧化227

4.2.3.2 钛及钛合金的微弧氧化230

4.2.3.3 微弧氧化技术的应用现状及前景231