全球高度信息化(huà)時代(dài)的來臨,也伴隨電子技(jì)術的高速發展。在過去,塊體材料的使用導致(zhì)元件體積龐大,可靠性降低,特別為實現某一功能特性,需要多種材料組合;然而現在應用薄膜材料,僅通過少(shǎo)數組元,陣列或器件組成就能實現所需特性,從而實現電路的(de)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(jiàn)向微(wēi)型化發展,原有特性不僅存在,甚至更加強化(huà)。特別是器件(jiàn)在體積上不斷地減少,使電子或其他粒子在微觀尺度內靠近量子化運動,進而獲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(yǔ)器件的集成(chéng)、兼容最為(wéi)關鍵,高性能和高質量的元器件可為係統的先進性(xìng)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(yì)以(yǐ)及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(dī)維材料(二維),采用特殊工藝方法(與塊體區別明顯),在襯底表麵沉積或(huò)凝結特殊物質層。厚度一般在納米(薄膜)至幾微(wēi)米(厚膜)範圍。在(zài)納米範圍內,一(yī)般就是數原子層或者數百個原子層的厚度,在如此厚度範圍內(nèi),薄膜會顯示出“厚度尺寸效應”,與塊體材料相比較而(ér)言,性能差異明顯。原因為薄膜的處理工藝,更(gèng)容易使物相組成與(yǔ)微結構形成非晶狀態、細化的晶粒、亞穩態、化學計量比的偏離、特殊(shū)的材料表麵能態等現象。薄膜在襯底上(shàng)生長(zhǎng),主(zhǔ)要是各種粒子的相互作用結果,例如原子,原子核,電子之間的相(xiàng)互作用。其宏觀表現為材料發生化學或物理反應,具有一定(dìng)的結構形態。在(zài)薄膜的(de)生長(zhǎng)過程中,薄膜與襯底的浸潤性,晶格的匹配與失配(pèi),熱膨脹係數的差異,粗糙(cāo)度,都會對性(xìng)能產生影響,生長模式,成核過程(chéng)都具有重要研究意義。
高質量的薄膜是(shì)薄膜器件設計(jì)和應用的基礎(chǔ),然而薄膜的質量很大程度上取(qǔ)決於製備技術和製備工藝條件參數,製備技術主要(yào)分為物理方法和化學方法。功能薄膜的(de)種類一般按照電、磁、聲、光、力(lì)、熱、生物及化學等功能特性劃分。也可按照屬性類別分為金屬薄膜,氧化物薄膜,氮化(huà)物薄膜,碳化物薄(báo)膜,合金薄膜等。最近幾十年,薄膜製(zhì)備與(yǔ)器件設計不斷取得(dé)新進展,而且對功(gōng)能薄膜材料的研究已吸引眾多科研工作者的興趣。各種薄膜的(de)性能和用途各不相同(tóng),應(yīng)根據物理化學(xué)性能(néng)和實際應用(yòng)選擇(zé)合(hé)適(shì)的薄膜。