本书针对电子科学与技术、集成电路设计与集成系统的专业特点和需求,将现有的薄膜科学技术发展前沿成果与薄膜物理基础相结合,围绕集成电路、电子器件的要求,建立包含制备工艺、微纳结构、电学性能在内的完整的知识体系,使学生了解工艺、结构、性能之间的影响关系,引导学生利用薄膜的基础知识解决新的工程技术或科学问题,提升学生进行薄膜工艺设计、薄膜性能探索的能力。
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2005.3-2008.3天津大学 微电子学与固体电子学 博士2017年01-至今, 天津大学,微电子学院电子科学与技术系;副教授;
2008年03-2016年12,天津大学,电子信息工程学院电子科学与技术系;讲师,副教授;
2014年12-2016年01,美国Vanderbilt University访问学者,研究合作者Richard Haglund教授;
2009年03-2014年07,中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,访问学者、客座。教授,博士生导师,天津真空学会理事,Nanomaterials(JCR 1,IF=5.72)客座编辑,天津市优秀科技特派员,天津大学北洋青年骨干教师,美国范德堡大学访问学者。从事功能敏感器件集成与传感器性能优化、传感器智能应用等方面的工作。已发表SCI学术论文60篇,SCI总引用1000余次,获得国家发明专利3项,承担国家重点研发计划、国防科技173项目、国家基金、天津市基金等项目13项。欢迎有志从事半导体敏感器件与智能传感器及应用的学生来课题组学习、交流。天津真空学会理事,天津市优秀科技特派员,Nanomaterials(JCR 1,IF=5.30)客座主编,
目录
第1章 薄膜的概念及应用 1
1.1 薄膜技术的发展历史及薄膜的定义 1
1.2 薄膜的特点 4
1.3 薄膜的分类及用途 5
1.3.1 电学薄膜 5
1.3.2 光学薄膜 6
1.3.3 力学薄膜 7
1.3.4 有机分子薄膜 8
1.4 学习薄膜技术的意义 9
习题 10
第2章 真空技术基础 11
2.1 真空的定义与真空区域划分 11
2.1.1 真空的定义及单位 11
2.1.2 真空区域的划分 12
2.2 稀薄气体的基本性质 13
2.2.1 气体分子的速率分布 14
2.2.2 平均自由程 15
2.2.3 碰撞次数与余弦散射律 16
2.3 真空的获得 18
2.3.1 机械泵 20
2.3.2 扩散泵 22
2.3.3 分子泵与罗茨泵 23
2.4 真空的测量 24
2.4.1 热偶真空计 24
2.4.2 电离真空计 25
习题 27
第3章 真空蒸发镀膜 28
3.1 真空蒸发镀膜的原理 28
3.1.1 真空蒸发的特点与蒸发过程 28
3.1.2 饱和蒸气压和蒸气压方程 30
3.1.3 蒸发速率 31
3.2 蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 32
3.2.1 点蒸发源 33
3.2.2 小平面蒸发源 34
3.2.3 实际蒸发源的特性 35
3.3 蒸发源的类型 36
3.3.1 电阻蒸发源 36
3.3.2 电子束蒸发源 39
3.3.3 高频感应蒸发源 42
3.4 合金及化合物的蒸发 42
3.4.1 合金的蒸发 42
3.4.2 化合物的蒸发 44
3.5 薄膜厚度的分类与测量 48
3.5.1 薄膜厚度的分类 48
3.5.2 薄膜厚度的测量 50
习题 52
第4章 溅射镀膜 53
4.1 溅射镀膜的定义与特点 53
4.2 溅射的基本原理 55
4.2.1 辉光放电 55
4.2.2 溅射特性 60
4.2.3 溅射镀膜过程 67
4.2.4 溅射机理 71
4.3 溅射镀膜类型 72
习题 82
第5章 化学气相沉积 83
5.1 化学气相沉积的概念与基本原理 83
5.1.1 化学气相沉积的概念 83
5.1.2 CVD法的基本原理 83
5.1.3 CVD法制备薄膜的主要阶段 85
5.1.4 CVD法的反应类型 85
5.2 化学气相沉积的特点 87
5.3 化学气相沉积法的分类 88
习题 96
第6章 溶液镀膜 97
6.1 化学镀 97
6.2 溶胶-凝胶法 98
6.3 阳极氧化法 100
6.4 LB 膜的制备方法 101
习题 104
第7章 薄膜的形成机理 105
7.1 凝结的形成 105
7.1.1 吸附过程 105
7.1.2 表面扩散过程 107
7.1.3 凝结过程 108
7.2 核形成与生长 110
7.2.1 核形成与生长的物理过程 111
7.2.2 核形成理论 111
7.3 薄膜形成过程与生长形式 119
7.4 溅射薄膜的形成过程 122
7.4.1 阴极溅射法制备薄膜与真空蒸发法制备薄膜的不同 122
7.4.2 实验现象观察 123
7.4.3 溅射薄膜的形成过程概述 123
习题 125
第8章 薄膜结构、缺陷与表征 126
8.1 薄膜的结构 126
8.1.1 薄膜的组织结构 126
8.1.2 薄膜的晶体结构 128
8.1.3 薄膜的表面结构 129
8.2 薄膜的缺陷 133
8.3 薄膜成分与结构分析技术 135
习题 146
第9章 薄膜的电学性质 147
9.1 块状金属的导电性质 147
9.2 连续金属膜的导电性质 149
9.3 不连续金属膜的导电性质 153
9.4 薄膜的电学性能测量 157
习题 159
参考文献 160