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1 概论1

1.1 所谓薄膜1

1.2 薄膜的制备1

1.3 薄膜的检测2

1.4 薄膜的特征3

1.5 薄膜的应用4

2 真空沉积的物理基础5

2.1 真空物理基础5

2.1.1 真空与压强5

2.1.2 气体粒子间的碰撞6

2.1.3 气体分子与固体表面的作用8

2.1.4 真空中气体的流动，管道的流导10

2.1.5 抽气过程的参数和基本方程12

2.2 低温等离子体的物理基础12

2.2.1 概述12

2.2.2 低气压气体放电基础13

2.2.3 低气压、冷阴极放电的伏安特性和着火电压18

2.2.4 低气压、热阴极放电的伏安特性和着火电压24

2.2.5 磁控辉光放电24

2.2.6 高频放电26

2.2.7 空心阴极放电27

2.2.8 低温等离子体的特征29

3.1 蒸发和升华现象34

3 蒸发镀膜34

3.2 蒸发时的残余气体压强35

3.3 蒸发特性36

3.3.1 饱和蒸汽压36

3.3.2 蒸发粒子的速率和能量36

3.3.3 蒸发速率37

3.4 沉积特性37

3.4.1 沉积速率与凝结系数37

3.4.2 沉积膜的膜厚分布38

3.5.1 电阻加热源41

3.5 蒸发源41

3.5.2 高频感应加热源45

3.5.3 电子束加热源45

3.5.4 激光束加热源46

3.5.5 电弧加热蒸发源48

3.6 蒸发材料49

3.6.1 纯金属49

3.6.2 合金52

3.6.3 化合物52

3.7.1 闪蒸蒸镀法56

3.7.2 多蒸发源蒸镀法56

3.7 特殊蒸发技术56

3.7.3 反应蒸镀法57

3.7.4 三温度蒸镀法58

3.7.5 分子束蒸镀法(分子束外延法)58

3.7.6 离子辅助镀法60

3.8 蒸发镀膜实例60

3.8.1 铝膜60

3.8.2 镍—铬(Ni—Cr)薄膜60

3.8.3 In2O3—SnO2系透明导电膜62

3.9.2 基片温度63

3.9.1 沉积速率的选择63

3.9 影响蒸镀膜性能的因素63

3.9.3 基片的净化64

4 溅射镀膜65

4.1 概述65

4.2 溅射基本规律66

4.2.1 溅射机理66

4.2.2 溅射率67

4.2.3 溅射粒子的状态、能量分布及角分布72

4.2.4 合金和化合物的溅射75

4.3 直流溅射76

4.3.1 直流二极溅射76

4.3.2 直流三极溅射77

4.4 射频溅射78

4.5 磁控溅射80

4.5.1 磁控溅射工作原理80

4.5.2 平面磁控溅射84

4.5.3 圆柱型磁控溅射87

4.5.4 S枪与溅射枪磁控溅射源88

4.6 对向靶溅射92

4.7 反应溅射94

4.7.1 概述94

4.7.2 反应过程96

4.8 离子束溅射97

4.7.3 反应溅射工艺参数97

4.8.1 离子源98

4.8.2 低能离子束沉积100

4.8.3 离子束溅射沉积100

4.8.4 离子束辅助沉积102

4.9 溅射成膜的特性103

4.9.1 溅射膜生长机理103

4.9.2 溅射膜的成分与结构105

4.9.3 溅射成膜速率109

4.9.4 溅射膜的均匀性112

4.10.1 纯钽与氮化钽薄膜114

4.10 实例114

4.10.2 ITO透明导电膜115

4.10.3 Y—Ba—Cu—O超导膜118

4.10.4 垂直磁记录薄膜119

4.10.5 溅射沉积类金刚石薄膜121

5 离子镀124

5.1 概述124

5.2 离子镀原理与过程126

5.3 离子轰击效应128

5.3.4 表面形貌变化129

5.3.6 温度升高129

5.3.5 引入气体129

5.3.3 结晶变化129

5.3.2 基体和薄膜产生缺陷129

5.3.1 溅射效应129

5.3.7 表面成分变化130

5.3.8 物理混合130

5.4 离子镀过程中的离化率131

5.5 离子镀过程的工艺参数134

5.5.1 放电气体压力的影响134

5.5.2 蒸发源与基体之间的距离134

5.5.3 基体的几何形状135

5.5.5 基体温度136

5.5.4 基体偏压的影响136

5.5.6 沉积速率137

5.6 离子镀特点138

5.6.1 离子镀沉积的涂层附着力138

5.6.2 离子镀沉积技术的绕射性能138

5.6.3 离子镀膜层组织致密139

5.6.4 离子镀适用材料广泛139

5.6.5 离子镀的沉积速度高139

5.7 各类离子镀技术140

5.7.1 DC(直流)二极型离子镀140

5.7.3 活性反应离子镀143

5.7.2 三极型及多阴极型离子镀143

5.7.4 空心阴极离子镀148

5.7.5 射频离子镀153

5.7.6 热灯丝等离子枪离子镀156

5.7.7 离化集团束离子镀157

5.7.8 多弧离子镀159

5.7.9 磁控溅射离子镀162

5.8 实例：Cr、Cr—C、Cr—N、TI—Ni—C涂层的制备163

6 化学气相沉积169

6.1 化学气相沉积和物理气相沉积的比较169

6.2 各类CVD方法170

6.2.1 常压CVD171

6.2.2 低压CVD(LPCVD)173

6.2.3 MOCVD174

6.2.4 PECVD177

6.2.5 光辅助CVD(光CVD)179

6.3 实例187

6.3.1 SiO2膜187

6.3.2 Si3N4188

6.3.3 多晶硅(poly—Si)膜189

6.3.4 类金刚石和金刚石膜189

7.1 概述193

7 干法刻蚀193

7.2 等离子刻蚀194

7.3 反应离子刻蚀(RIE)196

7.4 反应离子束刻蚀199

7.5 光辅助干法刻蚀201

8 薄膜厚度、沉积速率的测量和监控210

8.1 膜厚的概念、物理意义及其分类210

8.2 形状膜厚测量法212

8.2.1 触针法212

8.2.2 多光束干涉(MBI)法212

8.2.3 薄膜断面直接观察法214

8.3 质量膜厚测量法215

8.3.1 微量天平法215

8.3.2 石英晶体振荡(QCO)法216

8.3.3 电离离子检测法219

8.3.4 电子碰撞发射光谱(ELES)法220

8.3.5 原子吸收光谱法221

8.3.6 背散射法221

8.4 物性膜厚测量法223

8.4.1 电阻法223

8.4.2 电容法224

8.4.3 品质因数法(亦称涡流法)225

8.4.4 椭圆偏振法226

8.4.5 光电极值法228

8.4.6 光吸收法230

9 薄膜的形貌、组成与结构232

9.1 薄膜形貌的观察232

9.2 薄膜的组成分析233

9.2.1 成分分析233

9.2.2 化学结合态的分析236

9.3 薄膜的结构分析239

9.3.1 X射线衍射分析239

9.3.2 电子衍射分析240