Materials science of thin films
副标题：无
分类号：
ISBN：9787118081442
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简介
《薄膜材料科学(第2版)》的第1章中，选择了材料科学中的主要内容进行了简单回顾，为后续章节打下基础；第2章重点讲述真空科学与技术；接下来的章节可分为三个部分。其中第3、4、5、6章讲述薄膜通过物理或化学途径从气相转变成薄膜过程中的理论和实验。而近年来在薄膜改性、刻蚀以及制备中普遍应用的等离子体和离子束技术将在第4和5章中讲述。第7、8和9章讲述薄膜结构问题，这三章根据薄膜生长的过程（即原子团（簇）在基片表面的凝聚、接下来的薄膜的成长以及最后完全生成多晶、单晶或者非晶的薄膜）展开讨论。通过电镜和扫描探针显微镜来表征薄膜的物理和化学结构，同时在第10章讲述如何表征薄膜的表面形貌。最后两章引入质量输运和应力，讲解薄膜结构和沉积之间的内在联系。并且讲述了稳定薄膜体系在外力作用下所导致的物理和化学结构演变。《薄膜材料科学(第2版)》中每章均有不同难度的习题，通过这些练习会对所讲的内容有更深入的理解。
目录
第1章 材料科学基础
1.1 引言
1.2 结构
1.2.1 晶态固体
1.2.2 X射线衍射
1.2.3 非晶态固体
1.3 固体中的缺陷
1.3.1 空位
1.3.2 位错
1.3.3 晶粒间界
1.4 化学键和能带
1.4.1 原子间的键
1.4.2 固体中的键
1.4.3 四类固体：化学键和特性
1.4.4 能带图
1.5 材料热力学
1.5.1 化学反应
1.5.2 相图
1.6 动力学
1.6.1 宏观输运
1.6.2 原子运动
1.7 成核
1.8 力学行为简介
1.8.1 应力、应变和弹性
1.8.2 塑性行为
1.8.3 薄膜中的应力
1.9 小结
参考文献
第2章 真空科学与技术
2.1 引言
2.2 气体动力学理论
2.2.1 分子速度
2.2.2 压强
2.2.3 表面上的气体撞击
2.3 气体输运和抽气
2.3.1 气流机理
2.3.2 流导
2.3.3 抽气速率
2.4 真空泵
2.4.1 概述
2.4.2 旋片式机械泵
2.4.3 罗茨泵
2.4.4 扩散泵
2.4.5 涡轮分子泵
2.4.6 低温泵
2.4.7 溅射离子泵
2.5 真空系统
2.5.1 构成和操作
2.5.2 抽气系统的注意事项
2.5.3 真空泄漏
2.5.4 真空测量
2.6 结论
参考文献
第3章 薄膜热蒸发过程
3.1 引言
3.2 蒸发的物理化学特性
3.2.1 蒸发速率
3.2.2 元素蒸汽压
3.2.3 多组分材料的蒸发
3.2.4 合金化学计量比
3.3 薄膜厚度均匀性和纯度
3.3.1 源－基几何布局
3.3.2 膜厚均匀性
3.3.3 沟槽和台阶上薄膜覆形生长
3.3.4 薄膜的纯度
3.4 热蒸发装置
3.4.1 电加热蒸发源
3.4.2 电子束蒸发
3.4.3 沉积技术
3.5 热蒸发工艺和应用
3.5.1 应用领域
3.5.2 脉冲激光沉积
3.5.3 卷绕镀膜
3.5.4 离子束辅助沉积
3.6 小结
参考文献
第4章 放电、等离子体、离子与表面的相互作用
4.1 引言
4.2 等离子体、放电和电弧
4.2.1 等离子体
4.2.2 汤生放电
4.2.3 放电类型和结构
4.3 等离子体物理基础
4.3.1 等离子体种类
4.3.2 离子能量和温度
4.3.3 等离子体粒子的运动：电流和扩散
4.3.4 电磁场的电子运动
4.3.5 电荷累积效应
4.3.6 等离子体中的交流效应
4.3.7 电极鞘层
4.4 等离子体中的反应
4.4.1 碰撞过程
4.4.2 碰撞截面
4.4.3 等离子体化学
4.4.4 化学反应的速率
4.5 溅射的物理本质
4.5.1 离子和表面作用简介
4.5.2 溅射
4.6 生长中薄膜的离子轰击改性
4.6.1 简介
4.6.2 温度冲击
4.6.3 结构该性
4.6.4 离子注入
4.7 总结
参考文献
第5章 薄膜制备的等离子体与离子束工艺
5.1 引言
5.2 直流、交流和反应溅射工艺
5.2.1 介绍
5.2.2 靶材
5.2.3 直流溅射
5.2.4 交流（射频）溅射
5.2.5 反应溅射
5.3 磁控溅射
5.3.1 简介
5.3.2 磁控配置
5.3.3 多种增强的磁控溅射工艺
5.3.4 磁控溅射关注问题
5.4 等离子体刻蚀
5.4.1 薄膜图形化的简介
5.4.2 金属层的图形化和加工
5.4.3 等离子刻蚀机制
5.4.4 等离子体刻蚀参数
5.4.5 等离子体刻蚀反应装置
5.4.6 等离子体加工中薄膜的温升
5.5 混合与改进的物理气相沉积工艺
5.5.1 离子镀
5.5.2 反应蒸发工艺
5.5.3 电弧等离子体沉积
5.5.4 离子束辅助沉积
5.5.5 离化团束（ICB）沉积
5.5.6 等离子体浸没式离子注入
5.6 小结
参考文献
第6章 化学气相沉积
6.1 引言
6.2 反应类型
6.2.1 热解反应
6.2.2 还原反应
6.2.3 氧化反应
6.2.4 化合物的形成
6.2.5 歧化反应
6.2.6 可逆反应
6.3 CVD中的热力学理论
6.3.1 反应的可行性
6.3.2 平衡条件
6.4 气体输运
6.4.1 绪论
6.4.2 黏性流动
6.4.3 气体中的扩散
6.4.4 对流
6.4.5 复杂气体输运效应建模
6.5 薄膜生长动力学
6.5.1 轴向生长速率的均匀性
6.5.2 晶片上的放射生长速率均匀性
6.5.3 温度依赖性
6.5.4 热力学的影响
6.6 热CVD工艺
6.6.1 范围
6.6.2 大气压CVD
6.6.3 低压CVD（LPCVD）
6.6.4 有机金属CVD过程（MOCVD）
6.6.5 激光增强CVD沉积
6.7 等离子体增强CVD工艺
6.7.1 综述
6.7.2 PECVD反应器
6.7.3 PECVD工艺
6.7.4 等离子体中的化学反应建模
6.8 有关CVD的材料问题
6.8.1 绪论
6.8.2 热CVD硅薄膜的结构
6.8.3 非晶硅薄膜的沉积和结构
6.8.4 非晶氮化硅
6.8.5 超硬薄膜
6.8.6 薄膜的选择性沉积
6.9 安全性
6.10 小结
参考文献
……
第7章 基底表面与薄膜成核
第8章 外延生长
第9章 薄膜结构
第10章 薄膜及表面的特性
第11章 薄膜内的互扩散、反应和相变
第12章 薄膜的力学性能
习题
附录
1.1 引言
1.2 结构
1.2.1 晶态固体
1.2.2 X射线衍射
1.2.3 非晶态固体
1.3 固体中的缺陷
1.3.1 空位
1.3.2 位错
1.3.3 晶粒间界
1.4 化学键和能带
1.4.1 原子间的键
1.4.2 固体中的键
1.4.3 四类固体：化学键和特性
1.4.4 能带图
1.5 材料热力学
1.5.1 化学反应
1.5.2 相图
1.6 动力学
1.6.1 宏观输运
1.6.2 原子运动
1.7 成核
1.8 力学行为简介
1.8.1 应力、应变和弹性
1.8.2 塑性行为
1.8.3 薄膜中的应力
1.9 小结
参考文献
第2章 真空科学与技术
2.1 引言
2.2 气体动力学理论
2.2.1 分子速度
2.2.2 压强
2.2.3 表面上的气体撞击
2.3 气体输运和抽气
2.3.1 气流机理
2.3.2 流导
2.3.3 抽气速率
2.4 真空泵
2.4.1 概述
2.4.2 旋片式机械泵
2.4.3 罗茨泵
2.4.4 扩散泵
2.4.5 涡轮分子泵
2.4.6 低温泵
2.4.7 溅射离子泵
2.5 真空系统
2.5.1 构成和操作
2.5.2 抽气系统的注意事项
2.5.3 真空泄漏
2.5.4 真空测量
2.6 结论
参考文献
第3章 薄膜热蒸发过程
3.1 引言
3.2 蒸发的物理化学特性
3.2.1 蒸发速率
3.2.2 元素蒸汽压
3.2.3 多组分材料的蒸发
3.2.4 合金化学计量比
3.3 薄膜厚度均匀性和纯度
3.3.1 源－基几何布局
3.3.2 膜厚均匀性
3.3.3 沟槽和台阶上薄膜覆形生长
3.3.4 薄膜的纯度
3.4 热蒸发装置
3.4.1 电加热蒸发源
3.4.2 电子束蒸发
3.4.3 沉积技术
3.5 热蒸发工艺和应用
3.5.1 应用领域
3.5.2 脉冲激光沉积
3.5.3 卷绕镀膜
3.5.4 离子束辅助沉积
3.6 小结
参考文献
第4章 放电、等离子体、离子与表面的相互作用
4.1 引言
4.2 等离子体、放电和电弧
4.2.1 等离子体
4.2.2 汤生放电
4.2.3 放电类型和结构
4.3 等离子体物理基础
4.3.1 等离子体种类
4.3.2 离子能量和温度
4.3.3 等离子体粒子的运动：电流和扩散
4.3.4 电磁场的电子运动
4.3.5 电荷累积效应
4.3.6 等离子体中的交流效应
4.3.7 电极鞘层
4.4 等离子体中的反应
4.4.1 碰撞过程
4.4.2 碰撞截面
4.4.3 等离子体化学
4.4.4 化学反应的速率
4.5 溅射的物理本质
4.5.1 离子和表面作用简介
4.5.2 溅射
4.6 生长中薄膜的离子轰击改性
4.6.1 简介
4.6.2 温度冲击
4.6.3 结构该性
4.6.4 离子注入
4.7 总结
参考文献
第5章 薄膜制备的等离子体与离子束工艺
5.1 引言
5.2 直流、交流和反应溅射工艺
5.2.1 介绍
5.2.2 靶材
5.2.3 直流溅射
5.2.4 交流（射频）溅射
5.2.5 反应溅射
5.3 磁控溅射
5.3.1 简介
5.3.2 磁控配置
5.3.3 多种增强的磁控溅射工艺
5.3.4 磁控溅射关注问题
5.4 等离子体刻蚀
5.4.1 薄膜图形化的简介
5.4.2 金属层的图形化和加工
5.4.3 等离子刻蚀机制
5.4.4 等离子体刻蚀参数
5.4.5 等离子体刻蚀反应装置
5.4.6 等离子体加工中薄膜的温升
5.5 混合与改进的物理气相沉积工艺
5.5.1 离子镀
5.5.2 反应蒸发工艺
5.5.3 电弧等离子体沉积
5.5.4 离子束辅助沉积
5.5.5 离化团束（ICB）沉积
5.5.6 等离子体浸没式离子注入
5.6 小结
参考文献
第6章 化学气相沉积
6.1 引言
6.2 反应类型
6.2.1 热解反应
6.2.2 还原反应
6.2.3 氧化反应
6.2.4 化合物的形成
6.2.5 歧化反应
6.2.6 可逆反应
6.3 CVD中的热力学理论
6.3.1 反应的可行性
6.3.2 平衡条件
6.4 气体输运
6.4.1 绪论
6.4.2 黏性流动
6.4.3 气体中的扩散
6.4.4 对流
6.4.5 复杂气体输运效应建模
6.5 薄膜生长动力学
6.5.1 轴向生长速率的均匀性
6.5.2 晶片上的放射生长速率均匀性
6.5.3 温度依赖性
6.5.4 热力学的影响
6.6 热CVD工艺
6.6.1 范围
6.6.2 大气压CVD
6.6.3 低压CVD（LPCVD）
6.6.4 有机金属CVD过程（MOCVD）
6.6.5 激光增强CVD沉积
6.7 等离子体增强CVD工艺
6.7.1 综述
6.7.2 PECVD反应器
6.7.3 PECVD工艺
6.7.4 等离子体中的化学反应建模
6.8 有关CVD的材料问题
6.8.1 绪论
6.8.2 热CVD硅薄膜的结构
6.8.3 非晶硅薄膜的沉积和结构
6.8.4 非晶氮化硅
6.8.5 超硬薄膜
6.8.6 薄膜的选择性沉积
6.9 安全性
6.10 小结
参考文献
……
第7章 基底表面与薄膜成核
第8章 外延生长
第9章 薄膜结构
第10章 薄膜及表面的特性
第11章 薄膜内的互扩散、反应和相变
第12章 薄膜的力学性能
习题
附录
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