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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