全球(qiú)高度(dù)信(xìn)息化時代(dài)的來臨,也(yě)伴隨電子技術的高速發展。在過去(qù),塊(kuài)體(tǐ)材料的使用導致元件體積龐大,可靠性降低,特別為實現某(mǒu)一功能特性,需要多種材料組合;然而(ér)現在應用薄膜材料(liào),僅通過少數組元,陣列或器件組成就能實(shí)現所需(xū)特性,從而實現電路的高度集成。薄膜技術正是實現(xiàn)器件與(yǔ)係統微型化的最為有效的手段之一。
元器件向微型化發展,原有特性不僅存在,甚至更加強(qiáng)化。特(tè)別是器件在體積上不斷(duàn)地減少,使電子或(huò)其他粒子在微觀尺度內(nèi)靠近量子化運動,進而(ér)獲(huò)得薄膜器件的全新物理特性。與此同時,在電子設備與電路係統中,電路與器件的集成、兼容最為關(guān)鍵,高性能和高質量(liàng)的元器件可為係統的(de)先進性和可靠性提供保障,因此薄膜作為基礎材料支撐,其性能、製備工藝以及(jí)穩定性具有重要的基礎研究意義。
薄膜材料具備特殊形態,屬於低維材料(二維),采用特(tè)殊工藝方法(與塊體區別明顯(xiǎn)),在襯底表麵(miàn)沉積或凝結特殊物質層。厚度一(yī)般在納米(薄膜)至幾微米(厚膜)範圍。在納米範圍內,一(yī)般就是(shì)數原子層或者數百個原子層的厚度,在如此厚度(dù)範圍內,薄膜會顯示出“厚度尺寸效應”,與塊(kuài)體材料相比較而(ér)言,性能差異明顯。原因為薄膜的處(chù)理工藝,更容易使物相組成與微結構形成非晶狀態、細化(huà)的晶粒、亞穩態(tài)、化學計量比的偏離、特殊的(de)材料表麵能態等(děng)現象。薄膜在襯底(dǐ)上生長(zhǎng),主要是各種粒(lì)子的相互作用結(jié)果,例如原(yuán)子(zǐ),原(yuán)子核,電子之間的相互作用。其宏觀表現為材料發生化學或物理反應,具有一(yī)定的結構形態。在薄膜的生長過程中,薄膜與襯底的浸(jìn)潤性,晶格的匹配與失配,熱膨脹(zhàng)係數的差(chà)異,粗糙度,都會對性(xìng)能產生影響,生長模(mó)式,成核(hé)過程都具有重要(yào)研(yán)究(jiū)意義。
高質量的薄膜是薄(báo)膜器件設計和應用的基礎,然而薄膜的質量很大(dà)程度上取決於(yú)製備技術和製(zhì)備工藝條件參數,製備技術主要分為(wéi)物理方(fāng)法和化學方法。功能薄膜的種類一(yī)般按照電、磁、聲、光、力、熱、生物及化學等功能(néng)特性劃(huá)分。也可(kě)按照屬(shǔ)性類別分為金(jīn)屬薄膜,氧化物薄膜,氮化物薄膜,碳化物薄膜(mó),合金薄膜等。最近幾十年,薄膜製備與器件設計不斷取得新進展(zhǎn),而且對功能薄膜(mó)材料的研(yán)究已吸引眾多科研工(gōng)作者的興趣。各種薄(báo)膜的性能和用途各不相(xiàng)同,應根據物理化學性能和實際應用選(xuǎn)擇(zé)合適的薄膜。