1、陶瓷薄膜功能材料、薄膜材料的定義固體或液體的一維度直線尺度遠(yuǎn)小于其他二次元尺度時(shí)，薄膜固體薄膜液體薄膜、厚膜(1u )薄膜(1u )納米薄膜，本課題關(guān)注的只有固體表面沉積的固體陶瓷薄膜，薄膜材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用得非常廣泛， 所制造的制膜方法-可分為物理和化學(xué)兩種具體方式，分為干式法、濕式法和噴霧法，每種方式可分為多種方法。 薄膜材料的分類(按材質(zhì))，1 .金屬薄膜材料(結(jié)構(gòu)性、功能性)2.無(wú)機(jī)，陶瓷薄膜材料(結(jié)構(gòu)性、功能性)3.有機(jī)，聚合物薄膜材料4 .半導(dǎo)體薄膜材料，薄膜材料的分類(按功能)力功能薄膜材料(超硬薄膜材料超潤(rùn)滑薄膜材料) 磁功能薄膜材料(高磁導(dǎo)率薄膜材料巨磁阻薄膜材料)光功

2、能薄膜材料(紅外反射薄膜材料隱藏薄膜材料)電功能薄膜材料(超導(dǎo)薄膜材料)、薄膜材料應(yīng)用一、表面改性二、耐磨耗及表面保護(hù)涂層三、能量轉(zhuǎn)化薄膜和去老虎鉗四、傳感器五、集成光學(xué)老虎鉗六、 磁記錄薄膜和光存儲(chǔ)薄膜、一、表面改性、一、表面改性的定義基于保護(hù)塊狀材料固有特性的優(yōu)點(diǎn)，僅對(duì)表面進(jìn)行加工處理，新的物理、化學(xué)特性及表面改性不僅提高經(jīng)濟(jì)效果，還節(jié)約資源、能量、開(kāi)發(fā)材料的新功能，提高可靠性、輕薄短小化等2、表面改性的手段(1)表面處理技術(shù)(形成表面改性層)通過(guò)物理或化學(xué)手段，在物質(zhì)表面層中導(dǎo)入反應(yīng)成分，形成混合相或合成相，產(chǎn)生新的功能和材料特性。 (2)成膜技術(shù)(復(fù)合多層膜的形成)在基材表面析出或堆積

3、與基材不同的膜層，顯示新的功能和材料特性。 3 .表面改性的主要方法3.1表面改性的處理技術(shù)絡(luò)離子注入、離子表面處理、激光表面處理3.2有利于薄膜沉積的技術(shù)PVD法、CVD法、二、耐磨耗及表面保護(hù)涂層、一、硬涂層的主要用途：各種切削手工工具、模具、手工工具和摩擦零配件主要組成：基底(合金) 涂層(蜂窩混合雙打)的主要制造方法：以CVD和PVD (蒸發(fā)、濺射、絡(luò)離子鍍膜)、切削手工工具、模具、鍍TiN對(duì)各種手工工具為例，(1)齒輪切削手工工具，主要滾刀和鑲齒Barber-Colman公司生產(chǎn)Balzers的活性反應(yīng)絡(luò)離子鍍膜Fellows的例子：生產(chǎn)70齒的汽車內(nèi)嚙合齒輪，每用斜插刃磨刃可生產(chǎn)3

4、00件，磨損量為0.254mm的未電鍍的齒刃每磨刃可生產(chǎn)75個(gè)，磨損量為0.925mm Fellows的例子：生產(chǎn)20齒的卡車變速齒輪近年來(lái)，鍍TiN手工工具至少占齒輪加工手工工具市場(chǎng)的70%，(2)鉆頭由于需要首先考慮的因素是被加工材料的特殊性，Guhring公司利用德意志制麻花鉆進(jìn)行了鍍TiN處理，結(jié)果表明，電鍍鉆頭的鉆頭數(shù)平均增加范圍從142%到923%，前者為可以提高工作母機(jī)的效率。 使用電鍍手工工具后，可使用更高的切削量和更大尺寸的刀具，與規(guī)格手工工具相比，可將鍍膜的生產(chǎn)效率提高40%以上。 鉆頭即使被重研也還有很多優(yōu)點(diǎn)。 和齒輪加工手工工具一樣，涂層鉆頭在用傳統(tǒng)方法重新研磨刀尖后，

5、也保留了最初得到的大部分優(yōu)點(diǎn)。 則在適當(dāng)?shù)那邢鳉垔W表下效果更好。Vermont TopDie提供的刀具壽命和切削速度之間的關(guān)系表明，用于鉆孔的切削速度越高，與標(biāo)準(zhǔn)手工工具相比就越好。 例如，用普通的鉆頭切削硬度HRC=32的4340鋼時(shí)，以中切削速度17.1m/min，TiN涂層孔的數(shù)量增加228%。 上升到28.3m/min，未鍍鉆頭不能使用，加工能力下降86%，TiN鍍膜與中等速度時(shí)相同。 上升到46m/min，未鍍層完全不能使用，鍍膜進(jìn)一步受到了嘗試。 (3)其他手工工具包括銑刀研磨機(jī)、攻絲、胸針等。 DOALL公司的銑刀研磨機(jī)為，在一定的主刀磨損標(biāo)準(zhǔn)下，切削速度為22.2m/min時(shí)，

6、電鍍的切削長(zhǎng)度為未電鍍的2.6倍，但提高到31.3m/min時(shí)，該比例為9:1 .2，熱防護(hù)涂層噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片(。 使用溫度1300、搶先版軸、汽缸、閥、350、600800、高溫高壓、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)零配件的工作環(huán)境極其惡劣。3 .防腐涂層的優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕性好、耐磨耗性好， 耐熱性好的種類：氧化鋯、氧化鋁、氧化鉻的制造方法：噴涂、三、能量轉(zhuǎn)化薄膜與去老虎鉗、原始能量經(jīng)各種現(xiàn)象、效果、作用、反應(yīng)等，形成二次能源形式。 機(jī)械、熱、電、磁、光、放射性射線、化學(xué)太陽(yáng)能的利用最普遍的形式是太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)能電池片。 主要種類為1、光電轉(zhuǎn)換膜材料2、光熱轉(zhuǎn)換膜材料3、熱電轉(zhuǎn)換膜材料4、熱電子發(fā)射膜材料5、固

7、體電解質(zhì)膜材料6、超導(dǎo)膜解老虎鉗、太陽(yáng)能電池片的基本原理，在太陽(yáng)光的照射下，產(chǎn)生p到n的電流。 種類： 1.- Si系薄膜太陽(yáng)能電池片2.poly-Si薄膜太陽(yáng)能電池片3 .化合物薄膜太陽(yáng)能電池片CdTe薄膜太陽(yáng)能電池片CIS(CuInSe2)太陽(yáng)能電池片CIGS(CuInxGa1-xSe2)太陽(yáng)能電池片Si系太陽(yáng)能電池片的效率達(dá)到12%.光電轉(zhuǎn)換薄膜材料，在圖CIGS薄膜太陽(yáng)能電池片的基本結(jié)構(gòu)、材料方面， 寬能隙p型-Si窗材被廣泛應(yīng)用，為了進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池片的效率，開(kāi)發(fā)了新的p型層材料。 超點(diǎn)陣材料和微晶材料。 氟系-SiGe的開(kāi)發(fā)。 電池結(jié)構(gòu)是多層結(jié)構(gòu)。 日本：新陽(yáng)光修訂畫(huà)美國(guó)： S

8、olar2000普拉姆EU:sahel修訂畫(huà)，2、光熱轉(zhuǎn)換薄膜材料，實(shí)際應(yīng)用太陽(yáng)能房和太陽(yáng)能熱水器。 光選擇特性薄膜，考慮因素：利用材料的固有特性，利用修正多層干擾作用膜的幾何學(xué)的精細(xì)結(jié)構(gòu)表面等。 In2o3(Sn)/Py-硼硅酸玻璃基板、可見(jiàn)光透射率75-85%、紅外光反射率80-85% Sno2 (Sb )、可見(jiàn)光透射率80%、紅外光反射率70-75%、3熱電發(fā)電材料由于其工作濕度而在低溫用(500K，Bi2Te3，ZnSb )、中溫用(500K，Bi2Te3，ZnSb )中使用Richardson-Dushmann的公式例： X-B(X=Cr，Ta，y，Ca，Sr，Ce )，5、固體電解

9、質(zhì)薄膜材料、固體電解質(zhì)是固體絡(luò)離子的傳導(dǎo)體，特定的這種材料在常溫下的電導(dǎo)率大致為105101SCM1al2o3是眾所周知的氧離子導(dǎo)體、氧化鋯燃料電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的電化學(xué)老虎鉗，從外部向正極供給O2或空氣等，向負(fù)極供給乙醇、碳水化合物等，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)不斷地從負(fù)極向正極傳輸電子流。6、超導(dǎo)薄膜去老虎鉗，例如鈣鈦礦類氧化物超導(dǎo)體薄膜和大型單晶Bi2Sr2Cuo6-、Tl2Ba2CuO6- Yt類(高頻頭a2Cu3o7- y2ba4Cu8o 16-)、四、傳感器，所謂的傳感器， 主要種類：工業(yè)用傳感器和生物醫(yī)藥用傳感器環(huán)保型工業(yè)用傳感器分：生產(chǎn)技術(shù)用(工業(yè)生產(chǎn)所需的環(huán)境、氣氛條件的監(jiān)視、

10、控制等)生活保證用(工業(yè)生產(chǎn)的生活環(huán)境、氣氛條件的監(jiān)視、聯(lián)特羅爾等) 生物醫(yī)藥用傳感器：醫(yī)療活動(dòng)及醫(yī)療生活的鼎力相助為了保證維持上述必要的環(huán)境氣氛等的監(jiān)視控制等，在材料科學(xué)領(lǐng)域需要開(kāi)發(fā)舒適的材料和舒適的材料這三種材料的尖端環(huán)境材料環(huán)境調(diào)和材料的例子：熱電型紅外線傳感器，利用根據(jù)溫度在材料表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象(熱電效應(yīng))，從紅外線能量可廣泛用于非接觸式溫度校準(zhǔn)的流動(dòng)人群體溫測(cè)量，檢測(cè)人和動(dòng)物的位置、動(dòng)作和活動(dòng)等常用材料： LiTaO3，PB1-xzr xti1- x/4 O3 (PZT ) PBT io3PB1-xla xti1- x/4 ooo，2 .集成光學(xué)去老虎鉗材料集成光路用材料的基本要求

11、前者可以創(chuàng)建單功能或某種功能的集成光路，后者可以在同一襯底上創(chuàng)建多功能光電IC集成電路的材料必須具有一定的折光率，并且光學(xué)波導(dǎo)的折光率采用比襯底的折光率高約10-310-1的材料作為薄膜光學(xué)波導(dǎo)，然后使用波長(zhǎng)范圍內(nèi)的傳遞損失是1dB/必須在cm以下的波導(dǎo)管和解老虎鉗的制作容易，制作的零配件在外界的各種工作環(huán)境下性能穩(wěn)定。 所使用材料包括：以GaAs為基底形成的光電子材料、AlGaAs、InP、GaInasP等通常用于制作光電子老虎鉗的材料；以LiNbO3-鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為代表的具有特殊電光特性的單晶材料； 波導(dǎo)形成方法：包括外部擴(kuò)散、內(nèi)部擴(kuò)散、質(zhì)子交換和絡(luò)離子注入等多晶和非晶物質(zhì)，例如氧化物、玻璃

12、和聚合物等，主要的解老虎鉗：光波導(dǎo)調(diào)相運(yùn)行器、強(qiáng)度調(diào)制器、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、模式轉(zhuǎn)換器、過(guò)濾煙嘴、波分復(fù)用器、聲光光譜分析器，模數(shù)變換器例如， 玻璃1的3次非線性光學(xué)玻璃：均質(zhì)玻璃：重金屬氧化物玻璃和硫系玻璃不吸收光，吸聲系數(shù)接近0的響應(yīng)速率非常快，適用于飛秒級(jí)光開(kāi)關(guān)、光調(diào)制等光控制老虎鉗的納米金屬粒子分散玻璃，這是由于局部電場(chǎng)的封閉效果。 具有吸收微微秒級(jí)響應(yīng)速率的納米半導(dǎo)體粒子分散玻璃伴隨量子封閉效應(yīng)的光吸收的響應(yīng)速率一般為微微秒級(jí)以上，2.2次非線性光學(xué)玻璃等非晶質(zhì)物質(zhì)為各向同性，宏觀上具有反轉(zhuǎn)對(duì)稱性，通常認(rèn)為沒(méi)有2次非線性光學(xué)效應(yīng)強(qiáng)的外場(chǎng)處理的玻璃能夠局部地形成結(jié)構(gòu)缺陷， 具有二階非線性光學(xué)效

13、應(yīng)強(qiáng)的場(chǎng)處理：電場(chǎng)/溫度場(chǎng)、電場(chǎng)/紫外光、電子輻射、強(qiáng)激光內(nèi)部存儲(chǔ)器大多為半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的外部存儲(chǔ)器，主要有錄音帶、軟磁盤、硬盤、只讀光盤、光磁盤等。FeRAM強(qiáng)介電質(zhì)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器是未來(lái)的永久記憶，利用FeRAM或鐵電材料的電延遲線效應(yīng)，可以達(dá)到1010到1012次，避免數(shù)據(jù)丟失，存取速度非?？欤⑶沂俏⒚胍韵碌腇eRAM的主要材料，即氧化物鐵電材料和電極，即氧化物半導(dǎo)體材料，磁性存儲(chǔ)材料的磁記要求材料為硬磁性的常見(jiàn)材料： a-Fe和Fe-Co、Co-Cr等合金和氧化物陶瓷薄膜，如g-Fe2O3、Fe3O4和鋇鎳鋅鐵氧體等磁頭材料：要求磁導(dǎo)率高，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大。 即，采用軟磁材料時(shí)，光存

14、儲(chǔ)材料的存儲(chǔ)密度高，噪音比高，不會(huì)損傷光頭和盤面，可以自由更換光盤，光盤驅(qū)動(dòng)器容易與計(jì)算機(jī)上線了使用，非接觸讀/寫信息存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)，單位信息二進(jìn)制位的價(jià)格低。 照相底片：將鹵化銀粒子分散在動(dòng)物膠中的材料負(fù)性光刻膠：大老板型相位記錄介質(zhì)，例如通常光源用的重鉻酸鹽水溶性高分子(PVA等)和苯酰苯增感多功能化學(xué)基單體可溶性高分子、電子射線和XPMMA (正型)和聚甲基硅氧烷(負(fù)型)等。 光折光率材料：一種是鈦酸鹽、鈮酸鹽等； 二是Bi12(Si、Ge、Ti)O20等。 三是GaAs、InP、CdTe等半導(dǎo)體化合物。 光存儲(chǔ)材料的鄂托克致變色：主要有金屬膠體顆粒析出型、雜質(zhì)絡(luò)離子氧化還原型、著色中心生成消滅型及具有鄂托克致變色化學(xué)基的有機(jī)材料。 磁光存儲(chǔ)材料：通過(guò)晶體的光的頻率發(fā)生變化(即光調(diào)制)，因?yàn)楫?dāng)部分晶體被磁化時(shí)，折光率發(fā)生變化。 光盤分為4種只讀光盤(ROM ) :因?yàn)橐偕呀?jīng)記錄在媒體上的信息，所以不能寫入信息，現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的音像光盤和軟件光盤都屬于這種類型。 一次性刻錄光盤定：可以寫入或讀取信息，但不能刪除。 它可以放置在記錄和云同步上，也可以用于存儲(chǔ)和搜索文檔，以及存儲(chǔ)和處理圖像。 可重寫光盤：具有寫、讀、擦三種功能。 寫入信息需要兩次動(dòng)作，即刪除原來(lái)的信息后再寫入新信息。 直接改寫磁盤：寫入新信息后，可以自動(dòng)將舊信息清除到云同步中，不需要兩次動(dòng)作。 實(shí)用或