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目录1

第一章　薄膜工艺导论1

1.1　“薄膜”的含义及薄膜的独特性质1

1.2　薄膜生长过程1

1.2.1　薄膜生长的主要阶段1

1.2.2　薄膜的结构缺陷2

1.2.3　镀膜参数对结构的影响3

1.2.4　薄膜特有的结构和组成7

1.3　气相淀积技术8

1.3.1 物理气相淀积（PVD）8

1.3.2　化学气相淀积（CVD）18

1.4　溶液淀积技术21

1.4.1　化学溶液淀积（CSD）21

1.4.2 电化学淀积（ECD）24

1.4.3　液相外延（LPE）25

1.5　薄膜结构分析25

1.5.1　衍射技术25

1.5.2　显微镜观察27

1.6 组成分析28

1.7 LB（Langmuir-Blodgeet）技术30

2.1.1　电阻的意义及其计算公式32

2.1.2　电子与振动的晶格（声子）的碰撞；温度的影响32

2.1　块状电阻的成因32

第二章　金属薄膜的电特性32

2.1.3　杂质原子与电子的碰撞（点缺陷的影响）33

2.1.4　晶体结构不完整造成的电阻率34

2.1.5　马德森定律34

2.2　连续薄膜的电阻35

2.2.1　薄膜电特性的测量35

2.2.2　厚度对连续薄膜电阻率的影响36

2.3　不连续薄膜40

2.3.1　不连续薄膜的实验观察40

2.3.2　不连续薄膜的导电理论41

2.4　磁场电效应43

2.5 温差电势46

第三章　贯穿绝缘薄膜的电子导电48

3.1 引言48

3.1.1　绝缘薄膜与块状绝缘体的差别48

3.1.2　绝缘薄膜的能带结构49

3.2　金属-绝缘体接触49

3.2.1　欧姆接触——（马特-葛尼）（Mott-Gurney）50

3.2.2　中性接触52

3.2.3　阻塞接触-肖特基接触52

3.3 金属-绝缘体-金属系统（MIM系统）的能带图53

3.3.1　双欧姆接触53

3.3.2　双阻塞接触54

3.3.3　本征绝缘体的阻塞接触54

3.4.1　绝缘体的自由表面55

3.4　表面态对接触的影响55

3.4.2　有表面态时的金属-绝缘体接触56

3.5 非常薄的绝缘膜的导电——隧道效应导电57

3.5.1　等温隧道效应理论57

3.5.2　隧道电流与温度的关系59

3.5.3　金属-绝缘体-半导体的隧道电流61

3.6 强场效应63

3.6.1　界面限制的李查逊-肖特基效应63

3.6.2　体限制导电中的普尔-弗兰克尔效应66

3.6.3　从电极（界面）限制到体限制过程的转变67

3.7　绝缘体的空间电荷限制电流67

3.7.1　双欧姆接触绝缘体的电位分布和电荷分布67

3.7.2　无阱绝缘体在良好欧姆接触下的导电性68

3.7.3　缺陷绝缘体——含阱绝缘体69

第四章　电介质膜的电特性71

4.1　有关的电学理论71

4.2　直流导电机理72

4.2.1　强场导电73

4.2.2　弱场导电74

4.2.3　温度关系75

4.3　交流导电机理76

4.3.1　弛豫峰76

4.3.2　不随频率而变的损耗77

4.4　介电常数78

4.4.2　介电常数与膜厚的关系79

4.4.1　本征介电常数79

4.5.1　非本征状态80

4.5 电容及介电常数的温度系数80

4.5.2　本征状态81

4.5.3　实验数据82

4.6 击穿强度82

4.6.1　碰撞电离84

4.6.2　焦耳热破坏84

4.6.3　实验85

5.1　压电薄膜导论86

5.1.1 引言86

第五章　薄膜的压电、压阻特性及其应用86

5.1.2　立方和六方晶体的压电耦合87

5.1.3　薄膜中的压电耦合89

5.2　压电材料及薄膜的取向效应89

5.2.1　纤维状结晶结构89

5.2.2　非铁电无机压电膜90

5.2.3　铁电无机压电膜91

5.2.4　高分子压电膜91

5.3　压电薄膜体波模的应用92

5.3.1　体波模薄膜换能器的电特性92

5.3.2　用于信号处理的超声波器件95

5.3.3　音响器件96

5.3.4　振子97

5.4　声表面波（SAW）器件98

5.3.5　传感器98

5.4.1　声表面波的基础知识99

5.4.2　声表面波器件的材料104

5.4.3　声表面波器件105

5.5　薄膜的压阻特性110

5.5.1　块状材料的压阻特性110

5.5.2　金属膜的压阻特性111

5.5.3　半金属及半导体的压阻特性112

5.5.4　应变计113

6.2　薄膜无源元件115

6.2.1 电阻115

6.1 引言115

第六章　薄膜在微电子学的应用115

6.2.2 电容器117

6.2.3 电感器121

6.2.4　导体（互连和接触）121

6.3　有源薄膜器件与全薄膜集成电路122

6.3.1　有源薄膜器件122

6.3.2　全薄膜集成电路129

6.4 电荷耦合器件130

6.4.1 MOS电容的物理性质131

6.4.2　CCD的工作过程138

6.4.3　CCD主要性能参数139

7.1　薄膜光敏器件141

7.1.1　光电导中的物理过程141

第七章　薄膜光电器件141

7.1.2　光子探测器144

7.1.3　静电复印机的光感受器146

7.2　薄膜太阳能电池149

7.2.1　工作原理150

7.2.2　非晶态硅薄膜太阳能电池155

7.3　薄膜显示器件161

7.3.1　电致发光显示（FL）163

7.3.2　电致变色显示167

7.4.2　全息存储170

7.4　光（数据）存储器件170

7.4.1　光孔存储器170

第八章　光与热器件175

8.1 薄膜光学175

8.2　减反射膜（AR膜）176

8.2.1 单层AR膜177

8.2.2　双层AR膜178

8.2.3　多层和非均匀AR膜系180

8.3　薄膜热探测器181

8.3.1　电阻式热探测器182

8.3.2　热电偶和热电堆184

8.3.3　热释电型热探测器185

8.3.4　临界参数热探测器及其他192

8.4　热摄象器件193

8.4.1　半导体类热摄象器件193

8.4.2　热释电型热摄象器件195

8.4.3　其他类型的红外成象器件196

第九章　磁性薄膜器件198

9.1 引言198

9.2　薄膜的磁学性质199

9.2.1　单轴各向异性199

9.2.2　磁畴和畴壁202

9.2.3　磁化反转204

9.2.4　磁阻效应208

9.2.5　多层膜的性质209

9.3　磁性薄膜的应用212

9.3.1　存储器212

9.3.2　磁传感器228

第十章　薄膜超导器件232

10.1　引言232

10.2　超导现象和唯象理论233

10.2.1　零电阻现象与超导转变温度233

10.2.2　完全抗磁性233

10.2.3　临界磁场与临界电流——西尔斯比定则234

10.2.4　伦敦理论和穿透深度234

10.2.5　超导体的自由能235

10.3.1 电子-晶格相互作用与库柏对236

10.3　超导电性的微观理论236

10.3.2　超导基态与能隙238

10.4　薄膜的超导特性239

10.4.1　薄膜的临界温度239

10.4.2　薄膜的临界磁场241

10.4.3　薄膜的临界电流242

10.5　S-N态变换器件243

10.5.1　开关器件244

10.5.2　冷子管放大器246

10.5.3　计算机存储器247

10.6　全磁通量子化249

10.7　准粒子隧道效应250

10.8　约瑟夫森隧道效应252

10.9　超导量子干涉器件256

10.9.1 dc SQUID256

10.9.2 rf SQUID258

10.9.3　SQUID的结构261

10.10　超导电子学应用262

10.11　超导薄膜的制备及其材料262

10.11.1　第一、第二类超导材料262

10.11.2　各种超导材料的化学组成及性质263

10.11.3　高Tc超导薄膜的制备265

10.11.4　高Tc超导薄膜在器件中的应用267

各章参考文献267