当前课程知识点:材料学概论 >  第13讲 薄膜技术及薄膜制备技术 >  13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件 >  13.1.6 等离子体与薄膜沉积

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13.1.6 等离子体与薄膜沉积在线视频

13.1.6 等离子体与薄膜沉积

下一节:13.2.1 真空蒸镀

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13.1.6 等离子体与薄膜沉积课程教案、知识点、字幕

那么就是等离子体

等离子体

这个等离子体

希望同学们

有等离子体温度

这个等离子体注意

这个等离子体

有热等离子体

有这个低温等离子体

低温 低密度等离子体

我们用的这个等离子体

不像这个托克马克

用的这个受控热核反应力

那种等离子体

我们用

是低温的 低密度的等离子体

我们利用的这个等离子

就是让它气体放电

当然这里边有气体温度

和离子温度

电子温度等等这些东西

注意它这个温度的定义是什么

是二分之三KT

乘上它的能量

它的能量是二分之三KT

是这么定义的

它这个定义

跟我们平常的温度概念

是有差别的

注意到这个问题

好 这是形成等离子体的各种

所谓形成等离子体

都要它发生气体放电嘛

第一种就是二极型的

第二种是热电子放电型的

就是把这个空间当中

我有意识的引入一些个电子进去

这个电子进去以后

就碰撞原子

注意我们气体放电

我们这里边气体放电

所用的电离

都是用电子碰撞

电子碰撞原子

就是激发它核外的电子

有个激发过程

什么叫激发

从低能级到高能级上叫激发

这个过程它不发电叫激发

等弛豫的时候

从高能级到低能级过程当中

它才能放电

放电出来什么

出来这个特定的颜色

这叫什么

这叫辉光放电

电离是什么

电离不光要激发

而且把这个原子外层的电子

要打出去

打出去

使这两者脱离了

一个变成自由电子

一个变成电子

一个变成离子

这叫引起了气体放电

第三种方法

是磁场拘束型

这就是磁控放电

第四个是无极放电型

什么叫无极放电

因为前几个都有电极嘛

这个电极都在放电空间当中

一个正极 一个负极

一个正极 一个负极

无极放电型是什么意思

就是它是用一个线圈作为负载

把这个能量引到里面去

也是可以的

这个交流放电

13.56兆周

还有几个兆周

13.56兆周的

就是利用你这个电磁波

允许应用的

因为你不按照13.56兆周

你等于发射电台了

有人干涉你这个

还有一个是ER

ECR电子回旋共振型的

电子回旋共振型的放电等等

但是这些气体放电注意一条

都是拿电子碰撞原子使其电离

电子的能量

大概在150伏到200伏左右

是最佳的

看这个 这是等离子

等离子放电的这个

基本构成还有工作压力范围

二极放电型

热电的放电型

磁控放电型

还有无极放电型的

还有ER放电型的

ECR放电型的等等不同的类型

我们这个表

就看离子参与的沉积法示意图

及沉积离子的能量分布

能量分布

那么我们看到

这个图当中

越靠近右边

这个参与沉积的离子能量越高

离子能量越高

所谓离子

不见得都是离子

我们看看

那么最低是分子束外延

或者真空蒸镀

它所带有的能量是什么

注意真空蒸镀带有的能量是多少

是二分之三KT

二分之三KT

那个T是谁

注意那个T一定是绝对温度

绝对温度就是蒸发源

你蒸发了多高的温度

就是多少

就是那个二分之三KT

那你要想使它能量提高

就得提高蒸发源的温度

温度 温度

你也提高不了太多

两千度

两千五百度

差不太多了

所以这个能量不可能很高

我们举一个例子来讲

我们在学童以前

在河边上愿意弄泥

弄泥拿一块往墙上拽

拽 看谁的结合力比较高

谁的结合力比较高

谁拽的力量大

肯定是结合力比较高

是不是这意思

我们这个图的意思是什么

就是说这个沉积在表面上

要提高结合力

希望沉积的这个离子的能量

越高越好

那么你真空蒸镀

和分子束外延没别的办法

只能是加热

加热它的能量是多少

每一个离子能量二分之三KT

要变化的只是T

注意这个T是绝对温度

这个绝对温度你加热吧

你加热到一千五百度

一千六百度

一千七百度

你再高

它的能量范围

只是在多少

只是在零点几个电子伏

小于一个电子伏

那么我们就磁控溅射了

磁控溅射它的能量

为什么比较高了

它之所以能量比较高了

是因为有离子参与里面去了

离子参与里边

离子参与里边

它还有一个离子互相碰撞

原子变成离子

离子又变成原子

原子又变成离子

所以这些原子

表面上看这个原子

由于它互相交换过程

它被电场也加速了

加速的原因

可以到十个电子伏左右

离子镀的时候

它的离子可以到一千个电子伏

离子束沉积等等

离子束

这个图当中讲出来了

就是沉积的原子或者离子

所带的能量

当然能量越高越好

提高它的附着力嘛

好 另外一个

在薄膜沉积过程当中

有一个所谓针孔

要得到这个高质量的膜层

特别是在集成电路

现在已经到了十几个纳米了

特征线宽

我们平常灰尘是多少

是几十个微米嘛

如果你在电路当中有个灰尘

一个灰尘你沉积东西的时候

最后把那个灰尘掉了

就出来一个什么针孔

一个针孔出来就是个废品

一个针孔出来就是个废品

因此在薄膜沉积过程当中

包括集成电路

包括太阳能电池

包括发光二极管等等这些

必须在超净工作间里工作

超净工作间里边分级

一级 二级 一百级 一千级

一万级 注意

首先是在这种薄膜沉积过程当中

要用超净工作间

超净工作间是分级的

这个级是怎么定的

这个级

它有变化

过去有旧的

现在有新的

过去有旧

就是单位体积当中

多大尺寸的这个颗粒

有多少个

它是这么定义的

因为早期用每升当中

它是英制的单位

现在都变成公制的单位了

公制单位就是这样

你看这个图上当中

每立方英尺

每立方英尺是多少个

有多少个粒径

那么现在就是说

详细的内容

可以同学们看书

我这里要讲的是什么

就是每单位体积当中

多大粒径有多少个

多大粒径有多少个

那么你比方说

这张图当中

新一级他是指的是每立方米当中

它0.5的有几个

0.1的有几个

级数越高

他允许的这个颗粒怎么样

就越多

原则上讲

一千级的相当于一级当中

这个颗粒数可以扩大一千倍

如果一级的是一个

一千级的就允许有一千个

就是这个意思

我们知道

就是说在薄膜沉积过程当中

特别是在集成电路等等这些

要求你超净工作间

这个超净工作间的洁净度

是分级的

为什么用超净工作间

就是怕针孔

因此抽烟的不能进超净工作间

另外女同志化妆品

什么这些东西都得

把头发或者是都得盖起来

这都是这个道理

这是大气当中尘埃粒子

及大小范围

我们最关心的是PM2.5

PM2.5是在哪个范围之内

你看上面是粒子直径

从一千

这是粒子直径

这个是有的是一千

有的是纳米

这是0.3个纳米

好 这是你看

PM2.5这个是微米

这个是纳米

PM2.5是

你看是在哪个范围之内

是在沉降性的大气尘埃

这个烟雾对这个烟雾

灰尘这个影响是非常大的

这个影响是非常大的

这个图我们可以看到

材料学概论课程列表:

第1讲 材料的支柱和先导作用

-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准

--1.1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准

-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业

-1.2 材料的作用

--1.2.1 材料是人类社会进步的标志

--1.2.2 材料是当代文明的根基

--1.2.3 材料是各类产业的基础

--1.2.4 先进材料是高新技术的核心

--1.2.5 新材料是国家核心竞争力的体现

--1.2.6 材料可以“点石成金,化腐朽为神奇”

--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”

--1.2.8 复合材料和功能材料大大扩展了材料的应用领域

-1.2 材料的作用--作业

-1.3 材料科学与工程四面体

--1.3.1 材料科学与工程的定义和学科特点

--1.3.2 材料科学与工程四要素

--1.3.3 重视材料的加工和制造

--1.3.4 提高材料的性能永无止境

-1.3 材料科学与工程四面体--作业

-1.4 材料与创新

--1.4.1 关注材料的最新应用——强调发展,注重创新

--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料

--1.4.3 新材料如何适应技术创新和产业创新

-1.4 材料与创新--作业

-本讲作业--作业

第2讲 材料就在元素周期表中(一)

-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布

--2.1 在元素周期表中发现材料

--2.1.2 元素周期表中120种元素综合分析

--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道

--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则

-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业

-2.2 元素周期表反映元素的规律性

--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化

--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处

--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化

--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属

--2.2.5 原子半径、离子半径和元素的电负性

--2.2.6 原子的电离能和可能的价态表现

-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业

-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素

--2.3.1 稀土元素和锕系元素

--2.3.2 日常生活中须臾不可离开的元素

-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业

-本讲作业--作业

第3讲 材料就在元素周期表中(二)

-3.1 材料性能与组织结构的关系

--3.1.1 材料性能和化学键类型之间的关系

--3.1.2 材料性能与微观结构的关系

--3.1.3 铁的晶体结构

--3.1.4 材料性能与组织的关系

-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业

-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体

--3.2.1 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体

--3.2.2 化合物半导体和荧光体材料

-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业

-本讲作业--作业

第4讲 金属及合金材料(一)

-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢

--4.1.1 从矿石到金属制品(1)——高炉炼铁

--4.1.2 从矿石到金属制品(2)——转炉炼钢

-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业

-4.2 金属材料的组织结构

--4.2.1 晶态和非晶态、单晶体和多晶体

--4.2.2 相、相图、组织和结构

--4.2.3 凝固中的形核与长大

--4.2.4 钢的各种组织形态

-4.2 金属材料的组织结构--作业

-4.3 铸锭及其组织

--4.3.1 铸锭组织和连续铸造

-4.3 铸锭及其组织--作业

-本讲作业--作业

第5讲 金属及合金材料(二)

-5.1 金属材料的加工

--5.1.1 金属的热变形

--5.1.2 金属的冷变形

--5.1.3 由铜锭到铜箔的压延加工

-5.1 金属材料的加工--作业

-5.2 钢材的热处理

--5.2.1 热处理的目的和热处理温度的确定

--5.2.2 钢的退火(annealing)

--5.2.3 钢的正火(normalizing)

--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择

--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂

--5.2.6 钢的回火(tempering)

--5.2.7 恒温转变

-5.2 钢材的热处理--作业

-5.3 钢的强化机制

--5.3.1 钢的强化机制及合金钢

--5.3.2 应用最广的碳钢

--5.3.3 表面处理(1)——表面淬火及渗碳淬火

--5.3.4 表面处理(2)——表面渗碳、氮化及喷丸处理

--5.3.5 合金钢(1)——强韧钢、可焊高速钢和工具钢

--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢

--5.3.7 铸铁及轻金属的减振应用

-5.3 钢的强化机制--作业

-本讲作业--作业

第6讲 粉体及纳米材料

-6.1 粉体材料的性能

--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积

--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性

--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性

--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定

--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定

--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定

-6.1 粉体材料的性能--作业

-6.2 粉体的加工与处理

--6.2.1 破碎和粉碎

--6.2.2 分级和集尘

--6.2.3 混料及造粒

--6.2.4 输送及供给

--6.2.5 非机械式粉体制作方式

-6.2 粉体的加工与处理--作业

-6.3 粉体的应用

--6.3.1 日常生活中的粉体

--6.3.2 工业应用的粉体材料

--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善

-6.3 粉体的应用--作业

-6.4 纳米材料

--6.4.1 纳米材料和纳米技术的概念

--6.4.2 “纳米”就在我们身旁

--6.4.3 纳米材料制备和纳米加工

--6.4.4 纳米技术与纳米材料的发展前景

-6.4 纳米材料--作业

-本讲作业--作业

第7讲 陶瓷及陶瓷材料

-7.1 陶瓷材料的定义和分类

--7.1.1 陶瓷发展史——人类文明进步的标志

--7.1.2 日用陶瓷的进展

--7.1.3 陶瓷及陶瓷材料分类

-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业

-7.2 坯体成型

--7.2.1 普通粘土陶瓷的主要原料

--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型

--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型

--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型

-7.2 坯体成型--作业

-7.3 陶瓷烧结

--7.3.1 普通陶瓷的烧结过程

--7.3.2 陶瓷的烧成和烧结工艺

-7.3 陶瓷烧结--作业

-7.4 陶瓷材料的结构

--7.4.1 普通陶瓷的组织和结构

--7.4.2 精细陶瓷的组成、组织结构和性能

-7.4 陶瓷材料的结构--作业

-7.5 结构陶瓷

--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02

--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN

--7.5.3 结构陶瓷及应用(3)——SiC和Si3N4

--7.5.4 低温共烧陶瓷(LTCC)基板

-7.5 结构陶瓷--作业

-7.6 功能陶瓷

--7.6.1 单晶材料及制作

--7.6.2 功能陶瓷及应用(1)——陶瓷电子元器件

--7.6.3 功能陶瓷及应用(2)——生物陶瓷和换能器件

--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达

-7.6 功能陶瓷--作业

-本讲练习--作业

第8讲 玻璃材料及玻璃的应用

-8.1 玻璃的发展简史

--8.1.1 玻璃的发现

--8.1.2 古代玻璃与现代玻璃的组成惊人地相似

-8.2 玻璃的定义和特征

--8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义

-8.3 玻璃的加工

--8.3.1 玻璃的熔融和成型加工

--8.3.2 非传统方法制造玻璃

-8.1-8.3 小节练习--作业

-8.4 建筑及高铁用玻璃

--8.4.1 新型建筑玻璃(1)

--8.4.2 新型建筑玻璃(2)

--8.4.3 汽车、高铁用玻璃(1)

--8.4.4 汽车、高铁用玻璃(2)

--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业

-8.5 高技术玻璃

--8.5.1 生物医学用玻璃材料

--8.5.2 特殊性能玻璃材料(1)

--8.5.3 特殊性能玻璃材料(2)

--8.5.4 图象显示、光通信用玻璃材料(1)

--8.5.5 图象显示、光通信用玻璃材料(2)

--8.5.6 图像显示、光通信用玻璃材料(3)

-8.5 高技术玻璃--作业

-本讲练习--作业

第9讲 高分子及聚合物材料(一)

-9.1 何谓高分子和聚合物

--9.1.1 何为高分子和聚合物

--9.1.2 常见聚合物的结构和用途——按结构和反应分类

-9.1 何谓高分子和聚合物--作业

-9.2 聚合物的合成

--9.2.1 加聚反应和聚合物实例(1)——均加聚

--9.2.2 加聚反应和聚合反应实例(2)——共加聚

--9.2.3 缩聚反应和聚合物实例——共缩聚

-9.2 聚合物的合成--作业

-9.3 从结构层次看聚合物

--9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构

--9.3.2 高分子链的结构层次

--9.3.3 高分子链间的相互作用

--9.3.4 高分子的聚集态结构

-9.3 从结构层次看聚合物--作业

-本讲练习--作业

第10讲 高分子及聚合物材料(二)

-10.1 高分子材料性能与加工

--10.1.1 天然橡胶和合成橡胶

--10.1.2 塑料的分类、特性及用途

--10.1.3 热固性树脂(热固性塑料)

--10.1.4 工程塑料

--10.1.5 新型电子产业用的塑料薄膜

--10.1.6 聚合物的结构模型及力学特性

--10.1.7 聚合物的形变机理及变形特性

--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑

--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型

--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造

-10.1 高分子材料性能与加工--作业

-10.2 胶粘剂和涂料

--10.2.1 胶粘剂的构成和粘接原理

--10.2.2 胶粘剂的制造和用途

--10.2.3 涂料的分类及构成

--10.2.4 涂料中的成分、成膜和固化

-10.2 胶粘剂和涂料--作业

-本讲练习--作业

第11讲 复合材料和生物材料

-11.1 复合材料的定义和分类

--11.1.1 复合材料的定义和分类

--11.1.2 复合材料的界面

--11.1.3 复合材料的特长及优势

-11.1 复合材料的定义和分类--作业

-11.2 增强材料和基体材料

--11.2.1 复合材料中增强材料与基体材料的匹配

--11.2.2 增强纤维的制造

--11.2.3 碳纤维及C/C复合材料

--11.2.4 增强纤维的编制和铺展

--11.2.5 复合材料的成形制造

-11.2 增强材料和基体材料--作业

-11.3 复合材料的应用

--11.3.1 复合材料在航空航天领域的应用

-11.4 天然复合材料

--11.4.1 天然复合材料——木材的断面组织

--11.4.2 天然复合材料——木材的微观结构

-11.5 生物材料

--11.5.1 生物材料的定义和范畴

--11.5.2 骨骼、筋和韧带组织

--11.5.3 各种植入人体的材料

-11.3-11.5 节练习--作业

-本讲练习--作业

第12讲 磁性及磁性材料

-12.1 磁性的来源

--12.1.1 磁性源于电流

--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系

-12.1 磁性的来源--作业

-12.2 磁性材料的分类

--12.2.1 亚铁磁性和软磁铁氧体磁性材料

-12.2 磁性材料的分类--作业

-12.3 磁畴和磁滞回线

--12.3.1 磁畴和磁畴壁的运动

--12.3.2 决定磁畴结构的能量类型

--12.3.3 磁滞回线及其决定因素

-12.3 磁畴和磁滞回线--作业

-12.4 软磁材料与硬磁材料

--12.4.1 非晶态高导磁率材料

--12.4.2 永磁材料及其进展

--12.4.3 钕铁硼稀土永磁材料及制备工艺

--12.4.4 钕铁硼永磁材料性能的提高与改进

--12.4.5 粘结磁体

--12.4.6 永磁材料的应用和退磁曲线

--12.4.7 磁性材料的各种应用

-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业

-本讲练习--作业

第13讲 薄膜技术及薄膜制备技术

-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件

--13.1.1 薄膜的定义和薄膜材料的特殊性能

--13.1.2 获得薄膜的三个必要条件

--13.1.3 真空获得

--13.1.4 薄膜是如何沉积的

--13.1.5 气体放电

--13.1.6 等离子体与薄膜沉积

-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业

-13.2 薄膜制备——PVD法

--13.2.1 真空蒸镀

--13.2.2 离子镀和激光熔射

--13.2.3 溅射镀膜

--13.2.4 磁控溅镀靶

--13.2.5 溅射镀膜的应用

-13.2 薄膜制备——PVD法--作业

-13.3 薄膜制备——CVD法

--13.3.1 CVD法原理及设备

--13.3.2 各类CVD的应用

-13.3 薄膜制备——CVD法--作业

-13.4 薄膜的加工

--13.4.1 薄膜图形化——湿法刻蚀和干法刻蚀

--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)

--13.4.3 平坦化技术和大马士革工艺

-13.4 薄膜的加工--作业

-13.5 薄膜材料的应用

--13.5.1 超硬涂层

--13.5.2 金刚石及类金刚石图层

--13.5.3 电镀Cu膜用于集成电路芯片制作

-13.5 薄膜材料的应用--作业

-本讲作业--作业

13.1.6 等离子体与薄膜沉积笔记与讨论

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