新型电子薄膜材料

第1章绪论1

11薄膜的定义及特性1

111薄膜的定义1

112薄膜材料的分类2

113薄膜材料的特殊性4

114薄膜结构的缺陷7

115薄膜的光学特性8

12薄膜材料研究现状11

13新型薄膜材料发展前景12

参考文献14



第2章硅基半导体薄膜材料15

21概述15

22硅基非晶态半导体薄膜15

221非晶半导体薄膜材料的结构特点15

222非晶态半导体薄膜材料的制备方法16

223非晶态半导体薄膜材料的能带模型21

224非晶态半导体薄膜材料的电学特性24

225非晶态半导体的光学性质32

226非晶半导体薄膜材料在光电器件方面的独特性能36

227非晶半导体薄膜材料质量的研究近况36

23多晶硅和微晶硅薄膜37

231 μc睸i∶H薄膜38

232多晶Si薄膜41

24薄膜晶体管与大面积液晶显示器46

241a睸i∶H TFT的结构、制备和工艺47

242a睸i∶H TFT的工作特性49

243新型μc睸i∶H /a睸i∶H双有源层结构的薄膜晶体管49

244a睸i∶H TFT在有源矩阵中的应用51

参考文献54



第3章金刚石薄膜及相关材料56

31概述56

32金刚石薄膜56

321金刚石薄膜的结构57

322金刚石薄膜的优异特性58

323金刚石薄膜的制备方法61

324强碳化物形成元素衬底上金刚石薄膜的生长特性及过渡层的研究66

325织构金刚石薄膜的制备69

33类金刚石膜(DLC)71

331类金刚石薄膜的相结构71

332类金刚石膜的制备方法71

333类金刚石薄膜直流电导特性的研究73

334类金刚石膜的光学特性76

335类金刚石薄膜的力学特性79

336类金刚石膜的其他特性79

337类金刚石膜的应用80

34立方氮化硼薄膜81

341氮化硼的四种异构体81

342立方氮化硼的性质和应用前景83

343立方氮化硼薄膜的制备方法84

344 氮化硼薄膜的n型掺杂87

345氮化硼薄膜的p型掺杂90

346立方氮化硼薄膜的研究现状及面临的问题93

35β睠3N4薄膜94

351β睠Nx薄膜的原子结构94

352β睠3N4薄膜的制备与特性表征96

353β睠3N4的应用前景97

36BCN薄膜98

361BCN薄膜的结构98

362BCN薄膜的制备99

363BCN薄膜的电学性质100

364BCN薄膜的光学带隙100

37其他硬质薄膜101

371氮化物、磷化物、硼化物及氧化物101

372硬质薄膜材料的物性102

373硬质复合薄膜材料104

374固体润滑膜105

38宽带隙薄膜材料场电子发射研究的现状和问题106

381概述106

382金刚石薄膜的场电子发射107

383类金刚石(DLC)薄膜的场发射109

384其他宽带隙材料薄膜的场发射110

385存在的问题110

参考文献111



第4章碳基薄膜材料113

41概述113

42碳的价键结构113

421 碳的价键结构113

422碳的同素异构体114

43富勒烯薄膜材料116

431碳富勒烯的结构116

432 C60富勒烯薄膜的表征119

433 C60富勒烯薄膜的制备121

434富勒烯的性质122

435 C60富勒烯薄膜在有机电致发光器件中的应用129

436 C60单电子管129

44碳纳米管薄膜材料132

441碳纳米管的结构132

442碳纳米管的性质132

443碳纳米管薄膜的制备方法134

444取向生长碳纳米管薄膜的制备及场致电子发射特性136

445单壁碳纳米管三极管140

45石墨烯薄膜材料142

451石墨烯的结构和性质142

452石墨烯薄膜的制备与表征方法145

453氧化石墨还原法制备石墨烯薄膜146

454化学气相沉积法制备石墨烯149

455功能化石墨烯的应用153

456石墨烯场效应管156

参考文献156



第5章硫系及其他多元化合物薄膜158

51概述158

52硫系化合物半导体158

521硫系化合物半导体材料的形成能力158

522硫系化合物材料的制备方法159

523硫系化合物掺杂的特点161

524硫系非晶态半导体的电学性质161

525硫系半导体的光致结构变化效应163

53薄膜静电成像——复印鼓165

531静电成像原理165

532静电成像的基本过程166

533薄膜静电成像的材料167

534复印机168

54纳米Sn太阳能吸热膜168

541太阳能吸热膜的基本原理168

542纳米Sn吸热膜的制备方法和特性169

参考文献170



第6章薄膜太阳能电池材料171

61概述171

62a睸i∶H太阳能电池172

621单晶太阳能电池与非晶硅太阳能电池的优缺点172

622a睸i∶H太阳能电池的工作原理和参数173

623a睸i∶H太阳能电池的结构和性能175

624a睸i∶H太阳能电池的制造179

625提高a睸i∶H太阳能电池效率和降低成本的一些措施180

626a睸i∶H薄膜太阳能电池的研究进展184

627其他硅基薄膜太阳能电池185

63第ⅢA～ⅤA族化合物太阳能电池186

631第ⅢA～ⅤA族化合物材料186

632第ⅢA～ⅤA族化合物太阳能电池187

633第ⅢA～ⅤA族化合物太阳能电池的发展趋势189

64聚光太阳能电池190

641聚光太阳能电池的优势190

642多结太阳能电池在聚光光伏中的应用191

643聚光光伏系统的发展192

65CdTe太阳能电池192

651多晶薄膜CdTe太阳能电池的出现与发展192

652大面积多晶薄膜CdTe太阳能电池193

653CdTe太阳能电池的研究进展193

66铜铟硒(CIS)及铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池194

661CIS和CIGS薄膜太阳能电池194

662制备CIGS薄膜过程中的掺镓技术194

663CIGS薄膜太阳能电池的研究进展195

67有机薄膜太阳能电池197

671有机小分子太阳能电池和聚合物太阳能电池197

672染料敏化太阳能电池201

673有机太阳能电池能量转化效率(ηp)的研究206

674有机太阳能电池稳定性的研究209

参考文献209



第7章纳米薄膜材料与可见光发射212

71概述212

711半导体纳米材料的特殊性质及研究意义212

712半导体量子点213

72发光机理及Si发光面临的问题213

721发光机理及发光类型213

722可见发光材料215

723人眼的视感度与LED的视感度215

724Si发光面临的问题215

73Ge/Si超晶格和量子阱结构材料216

731Ge/Si超晶格217

732Si/Si1-xGex超晶格217

733Si/SiO2超晶格217

74Ge/SiO2、Si/SiO2纳米膜发光217

741Ge纳米发光膜的制备218

742Ge纳米晶的发光特性219

743Ge纳米晶发光机理220

744硅纳米晶激光器初现端倪220

75多孔硅发光221

751多孔硅的结构222

752多孔硅的光学性质223

753多孔硅的形成机理224

754多孔硅的制作及其钝化225

76氮化镓基薄膜材料发光226

761氮化镓基材料的特点及其应用226

762氮化镓基材料的制备228

763氮化镓基器件230

77薄膜发光显示器（第ⅡA～ⅥA族化合物）232

771薄膜电致发光显示器件的制备方法及结构233

772薄膜电致发光的物理过程233

773薄膜电致发光材料235

774薄膜电致发光器件236

78硅中掺铒的发光特性及机理237

781铒在Si中的原子构型237

782铒在Si中的电子态237

783掺铒硅的发光机理239

784掺铒硅发光管与Si集成电路的集成240

79ZnO量子点——半导体激光器新材料241

791ZnSe基激光器存在的问题241

792ZnO材料的基本特性242

793ZnO的外延生长242

794ZnO量子点的光学特性243

参考文献244



第8章介质薄膜材料246

81概述246

82电介质薄膜及应用246

821氧化物电介质薄膜的制备及应用247

822低介电常数含氟氧化硅薄膜249

83铁电薄膜及应用251

831铁电薄膜的结构制备和特性251

832铁电薄膜的应用255

84压电薄膜及应用256

841压电薄膜的制造技术258

842压电薄膜的压电性能260

843压电薄膜的应用262

参考文献263

第9章高温超导薄膜材料264

91概述264

92高温超导薄膜的制备266

921对制膜技术的要求266

922高温超导薄膜的制备方法266

923阻挡层技术268

93高温超导薄膜材料的结构和性质269

931高温超导薄膜材料的结构269

932高温超导薄膜材料的性质271

94高温超导薄膜材料的应用272

941概述272

942高温超导约瑟夫森结技术及其应用273

943高温超导探测器的研究进展与应用前景277

944高温超导薄膜无源器件及应用280

参考文献281



第10章巨磁阻薄膜材料282

101概述282

102磁性多层膜的巨磁阻效应283

1021GMR效应的发现和简单原理283

1022GMR及层间耦合的振荡现象283

1023GMR与多层膜结构的依赖关系284

1024GMR材料的应用284

103颗粒膜的巨磁阻效应284

1031颗粒膜及其制备285

1032颗粒膜的巨磁电阻效应285

1033间断膜和混合膜的巨磁电阻效应286

104自旋阀多层膜的巨磁阻效应287

1041自旋阀多层结构和巨磁阻效应287

1042磁控溅射法制备自旋阀多层膜288

105掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应289

1051掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应289

1052掺杂稀土锰氧化物材料的结构和早期的研究结果291

1053锰氧化物的巨磁电阻机制的研究291

参考文献292



第11章其他薄膜材料293

111概述293

112超晶格和量子阱薄膜材料293

1121超晶格概念的提出、发展及其意义293

1122不同类型的半导体超晶格材料及其主要特征294

1123半导体超晶格材料的生长技术298

1124超晶格微结构材料的主要性能及应用299

113有机电致发光薄膜300

1131有机电致发光的特点300

1132器件的结构和制备301

1133有机电致发光膜材料302

1134蓝色有机电致发光303

114透明导电膜及其在电子工业方面的应用304

1141透明导电膜的种类与特性304

1142透明导电膜的制备方法304

1143透明导电膜的用途305

115窄带隙红外光导薄膜材料(HgCdTe)306

1151红外探测器与HgCdTe306

1152HgCdTe薄膜材料的制备方法和特性306

116变色薄膜材料308

1161电致变色膜308

1162光学变色膜309

1163热致变色膜310

117防伪技术和光学防伪膜311

1171防伪技术的现状与薄膜防伪技术的发展311

1172光学防伪膜的基本原理312

1173整膜防伪膜的设计与工艺313

1174碎膜防伪技术要点313

1175防伪膜防伪效果的加强313

参考文献314



第12章薄膜制备的新技术和检测手段315

121概述315

122溅射法315

1221基本原理316

1222射频溅射317

1223磁控溅射318

123微波电子回旋共振化学气相沉积法319

1231原理319

1232特点320

1233系统320

124分子束外延法321

1241基本概念321

1242生长原理及方法321

1243生长特点322

125金属有机化学气相沉积法323

1251原理323

1252制膜系统323

1253特点325

126直流电弧等离子体喷射化学气相淀积法325

127溶胶材胶法326

1271概述326

1272溶胶材胶方法制备薄膜工艺326

128电沉积法327

1281概述327

1282特点328

129脉冲激光沉积法328

1291基本原理及物理过程328

1292特点330

1210触媒化学气相沉积法330

1211薄膜检测手段331

12111薄膜厚度测量331

12112扫描电子显微镜分析332

12113原子力显微镜分析334

12114X射线衍射(XRD）分析335

12115傅里叶变换红外光谱分析335

12116激光拉曼光谱(Raman）分析336

12117X射线光电子能谱分析337

12118俄歇电子能谱分析338

12119二次离子质谱分析339

121110卢瑟福背散射分析339

参考文献340