薄膜的应用

在真空环境中制备薄膜最早是由大发明家爱迪生提出的。他采用了阴极溅射进行表面金属化的工艺方法制备蜡膜,并于1903年申请了专利。当时由于真空技术的限制,真空镀膜发展很慢,直到第二次世界大战,德国将真空镀膜技术用于制备军用光学镜片和反光镜。此后逐渐发展成系列光学薄膜。20世纪60年代,随着高真空、超高真空技术的发展,真空镀膜进入高速发展时期,各种功能薄膜的应用已经扩展到工业生产中各个领域,归纳起来,主要有以下几个方面.

1.1电子工业用薄膜

①电子元件用薄膜例如,Ta、Ta2N、TaAl-N、TaSi、 Cr-SiC、NiCr、Sn、Sb金属膜电阻,SO、SiO2、Al2O3、Ta2O3、TiO2、Al、Zn电容以及Cr、Cu(Au)、PbSnPbIn、Au、Pt、Al、Au+Pb+In、Pb+Au+Pb、Al+Cu、ZnO、Cds电极等。

②摄像管中的SbS2、CdSe、 Se- As-Te、ZnSe、PbO、光电导面;SnO2、In2O3透明电导膜

③半导体元件和半导体集成电路用薄膜成膜材料有N、Ag、AuGe、 Ti-Ag-AuA、A1Si、 Al-Si-Cu、Mo、 Mosi2、wSi、 Ti-Pt-Au、W-Au、MoAu、 Cr-Cu-Au半导体膜;SiO2、Al2O3、Si3N4绝缘膜

④电发光元件中的In2O3+SnO3透明光导膜,ZnS、ZnS+ZnSe、ZnS+Cds荧光体和Al电极,Y2O3、SiO2、SiN4、Al2O3绝缘膜

⑤传感器件的PbO+In2O3、Pb、NbN、V3Si约瑟夫逊结合膜,FeNi磁泡用膜以及电传感用Se、Te、Cds、ZnS传感器膜

⑥制作太阳能板的光电池、透明导电膜、电极以及防反射膜。

⑦液晶显示、等离子体显示和电致发光显示等三大类平板显示器件的透明导电膜,如ITO(氧化铜锡)膜及电致发光屏上多层功能膜,例如Y3O3、Ta2O3等介质膜、 ZnSiMn发光膜以及铝电极膜等组成的全固态平板显示器等。

⑧采用ZnO、Ta2O等薄膜制成的声表面波滤波器等

⑨磁记录与磁头薄膜例如,高质量录音和录像用的磁性材料薄膜、录音带和录像带、计算机数据信息存储软盘、硬盘用 CoCrTa、 CoRnI薄膜、垂直记录中的 FeSiAl薄膜、磁带等。

⑩静电复印鼓用的SeTe、 SeTeAs合金膜及非晶硅薄膜等。

1.2光学工业中应用的各种光学薄膜

①减反射膜例如,照相机、幻灯机、投影仪、电影放映机、望远镜、瞄准镜以及各种光学仪器透镜和棱镜上所镀的单层MgF2薄膜和双层或多层的由 SiO2、FrO2、A2O3、TiO2等薄膜组成的宽带减反射膜。

②反射膜例如,大型天文望远镜用铝膜光学仪器中的反射膜、各类激光器中的高反射膜等。

③分光镜和滤光片例如,彩色扩印与放大设备中所用的红、绿、蓝三种原色滤光片射膜等上镀的多层膜。

④照明光源中所用的反热镜与冷光镜膜。

⑤建筑物、汽车、飞机上用的光控制膜、低反射膜例如,Cr、Ti不锈钢Ag、TiAg-TiO2以及ITO膜等。

⑥激光唱片与光盘中的光存储薄膜例如,Fe1Ge15SO2磁系半导体化合物膜,TeFeCo非晶膜。

⑦集成光学元件与光波导中所用的介质膜、半导体膜。

1.3机械、化工、石油等工业中应用的硬质膜、耐蚀膜和润滑膜

在工具、模具、刀具、量具上的TiN、TC、TiB2(Ti、A)N、Ti(C、N)等硬质膜以及金刚石膜C3N4膜和CBN薄膜,用于化学容器表面耐化学腐蚀的非晶镍膜和非晶与微晶不锈钢膜以及用于涡轮发动机表面抗热腐蚀的 NiCrAlY等薄膜,用于真空高温低温、辐射等特殊场合的MoS2、MoS2-Au、MoS2Ni等固体润滑膜和Au、Ag、Pb等轻金属膜等。

1.4有机分子薄膜

有机分子薄膜(LB膜)是有机物。例如,羧酸及其盐脂肪酸烷基族和染料蛋白等构成的分子薄膜,其膜厚可以为一个分子层的单分子膜或多层分子叠加的多层分子膜。多层分子膜可以是同一种材料组成的,也可以是多层材料的调制分子膜或称超分子结构薄膜。

1.5民用及食品工业中的装饰膜和包装膜

这类薄膜广泛用于汽车、灯具、玩具、交通工具、家用电器用具、钟表、工艺美术品日用小商品、民用镜中的铝膜、黄铜膜、不锈钢膜及仿金TiN膜和黑色TiC膜等以及用于香烟包装的镀铝纸,用于食品糖果、茶叶、咖啡、药品、化妆品等包装的镀铝涤纶薄膜等。