《材料科学与工程系列：薄膜技术与薄膜材料》的应用范围极为广泛，从大规模集成电路、电子元器件、平板显示器、信息记录与存储、MEMS、传感器、白光I.ED固体照明、太阳能电池到材料的表面改性等，涉及高新技术产业的各个领域。《材料科学与工程系列：薄膜技术与薄膜材料》内容包括真空技术基础、薄膜制备、微细加工、薄膜材料及应用等4大部分，涉及薄膜技术与薄膜材料的各个方面，知识全面，脉络清晰。全书共17章，文字通俗易懂，并配有大量图解，每章后面附有习题，有利于对基本概念和基础知识的理解、掌握与运用。《材料科学与工程系列：薄膜技术与薄膜材料》可作为材料、机械、精密仪器、化工、能源、微电子、计算机、物理、化学、光学等学科本科生及研究生教材，对于从事相关行业的科技工作者与工程技术人员，也具有极为难得的参考价值。

　　在薄膜技术与薄膜材料领域，作者从事教学及科研工作已逾30年（包括在日本3年）. 20世纪90年代初与刘德令先生共同编译了《薄膜科学与技术手册》（上、下册）, 1996年编写了《薄膜技术基础》讲义，2006年出版了《薄膜技术与薄膜材料》(新材料及在高技术中的应用丛书).
　　在长期的教学科研实践中，作者深深体会到，薄膜技术与薄膜材料之所以受到广泛关注，主要基于下面几个理由。
　　(1) 薄膜很薄（膜厚从微米到纳米量级，后者甚至薄到几个原子层），可以看成是物质的二维形态。薄膜技术是实现器件轻薄短小化和系统集成化的有效手段。
　　(2) 器件的微型化，不仅可以保持器件的原有功能并使之强化，而且，随着器件的尺寸减小乃至接近电子或其他粒子量子化运动的尺度，薄膜材料或其器件将显示出许多全新的物理现象。薄膜（以及目前正大力开发的量子线、量子点等）技术是制备这类新型功能器件的有效手段。
　　(3) 薄膜气相沉积涉及从气相到固相的超急冷过程，易于形成非稳态物质及非化学计量的化合物膜层。因此，薄膜技术是探索物质秘密，制备及分析特异成分、组织及晶体结构的物质的有力手段。
　　(4) 由于镀料的气化方式很多（如电子束蒸发、溅射、气体源等），通过控制气氛还可以进行反应沉积，因此，可以得到各种材料的膜层；可以较方便地采用光、等离子体等激发手段，在一般条件下，即可获得在高温、高压、高能量密度下才能获得的物质。
　　(5) 通过基板、镀料、反应气氛、沉积条件的选择，可以对界面结构、结晶状态、膜厚等进行控制，还可制取多层膜、复合膜及特殊界面结构的膜层等；由于膜层表面精细光洁，故便于通过光刻制取电路图形；由于在LSI工艺中薄膜沉积及光刻图形等已有成熟的经验，故易于在其他应用领域中推广。
　　(6) 易于在成膜过程中在线检测，监测动态过程并可按要求控制生长过程，便于实现自动化。
　　近20年来，薄膜技术与薄膜材料获得迅猛发展，其主要表现在下述几个方面。
　　首先，各类新型薄膜材料大量涌现。其中包括纳米薄膜、量子线、量子点等低维材料，高k值和低k值介质薄膜材料，大规模集成电路用Cu布线材料，巨磁电阻、厐磁电阻等磁致电阻薄膜材料，大禁带宽度的“硬电子学”半导体薄膜材料，发蓝光的光电半导体材料，高透明性低电阻率的透明导电材料，以金刚石薄膜为代表的各类超硬薄膜材料等。这些新型薄膜材料的出现，为探索材料在纳米尺度内的新现象、新规律，开发材料的新特性、新功能，提高超大规模集成电路的集成度，提高信息存储记录密度，扩大半导体材料的应用范围，提高电子元器件的可靠性，提高材料的耐磨抗蚀性等，提供了物质基础。
　　再者，薄膜制作和微细加工工艺不断创新。其中包括用于产业化的MBE和MOCVD技术，脉冲激光熔射，零气压溅射，高密度离子束加工，气体离化团束（GCIB）加工，反应离子束刻蚀，大规模集成电路用Cu布线的电镀，以CMP为代表的平坦化，原子、分子量级的人工组装等。这些为制备高质量外延膜，获得良好的成膜台阶覆盖度，制作特征线宽几十纳米的超大规模集成电路，实现MEMS和NEMS等，提供了可靠保证。
　　特别是，各种薄膜在高新技术中的应用更加普及。互联网中采集、处理信息及通信网络设备中，都需要数量巨大的元器件、电子回路、集成电路等，制造这些都要采用薄膜技术；在平板显示器产业中，为制作TFT-LCD的薄膜三极管及各种电极，为制作PDP中的汇流电极、选址电极及MgO保护膜，为制作有机EL中的电子注入层（EIL) 、电子输运层（ETL) 、空穴注入层（HIL) 、发光层（EML）等，也需要采用薄膜技术；在机器人各种传感器，生物芯片，白光LED固体照明，非晶硅、CdTe、CIGS太阳能电池中都离不开薄膜技术。可以说，薄膜技术和薄膜材料已成为构筑高新技术产业的基本要素。
　　本书正是基于上述背景和理由编写的。全书共分4部分。第1部分（第1～5章）为薄膜沉积基础，包括真空技术基础、真空泵和真空规、真空装置的实际问题、气体放电和低温等离子体、薄膜生长和薄膜结构；第2部分（第6～9章）为薄膜制备工艺，包括真空蒸镀、离子镀和离子束沉积、溅射镀膜、化学气相沉积（CVD) ；第3部分（第10～11章）为薄膜的微细加工，包括干法刻蚀、平坦化技术；第4部分（第12～17章）分别论述薄膜技术与薄膜材料在表面改性及超硬膜，能量及信号变换，半导体器件、记录与存储，平板显示器，太阳电池，白光LED固体照明等领域的应用。每章后都附有习题，供教学时选用。
　　本书内容广泛，取材新颖，叙述通俗易懂，紧密联系实际，特别是针对薄膜技术与薄膜材料的最新进展和前沿应用，结合大量实例进行论述。在内容组织上，尽量做到浅、宽、新，避免针对过窄的领域，进行过深、过细的探讨。在重点讨论有关薄膜技术与薄膜材料的基本原理、基本方法、基本工艺过程和基本应用的同时，既指出最新进展、发展方向，又指出问题所在、解决措施。通过本书的学习，有助于读者掌握薄膜制备及微细加工方法，认识与微观结构相关的各种特性，了解薄膜材料及微细加工技术的最新应用。
　　特推荐本书作为材料、机械、精密仪器、化工、能源、微电子、计算机、物理、化学、光学等相关学科本科高年级及研究生用教材，也可供科研和工程技术人员参考。
　　作者水平有限，不妥或谬误之处在所难免，恳请读者批评指正。

　　作 者
　　2011年10月

第1章 真空技术基础
1.1 真空的基本知识
1.1.1 真空定义
1.1.2 真空度量单位
1.1.3 真空区域划分
1.1.4 气体与蒸气
1.2 真空的表征
1.2.1 气体分子运动论
1.2.2 分子运动的平均自由程
1.2.3 气流与流导
1.3 气体分子与表面的相互作用
1.3.1 碰撞于表面的分子数
1.3.2 分子从表面的反射
1.3.3 蒸发速率
1.3.4 真空在薄膜制备中的作用
习题

第2章 真空泵与真空规
2.1 真空泵
2.1.1 油封机械泵
2.1.2 扩散泵
2.1.3 吸附泵
2.1.4 溅射离子泵
2.1.5 升华泵
2.1.6 低温冷凝泵
2.1.7 涡轮分子泵和复合涡轮泵
2.1.8 干式机械泵
2.2 真空测量仪器——总压强计
2.2.1 麦克劳真空规
2.2.2 热传导真空规
2.2.3 电离真空计——电离规
2.2.4 盖斯勒管
2.2.5 隔膜真空规
2.2.6 真空规的安装方法
2.3 真空测量仪器——分压强计
2.3.1 磁偏转型质谱计
2.3.2 四极滤质器（四极质谱计）
习题

第3章 真空装置的实际问题
3.1 排气的基础知识
3.2 材料的放气
3.3 排气时间的估算
3.4 实用的排气系统
3.4.1 离子泵系统
3.4.2 扩散泵系统
3.4.3 低温冷凝泵-分子泵系统
3.4.4 残留气体
3.5 检漏
3.5.1 检漏方法
3.5.2 检漏的实际操作
3.6 大气温度与湿度对装置的影响
3.7 烘烤用的内部加热器
3.8 化学活性气体的排气
3.8.1 主要装置及存在的问题
3.8.2 排气系统及其部件
习题

第4章 气体放电和低温等离子体
4.1 带电粒子在电磁场中的运动
4.1.1 带电粒子在电场中的运动
4.1.2 带电粒子在磁场中的运动
4.1.3 带电粒子在电磁场中的运动
4.1.4 磁控管和电子回旋共振
4.2 气体原子的电离和激发
4.2.1 碰撞——能量传递过程
4.2.2 电离——正离子的形成
4.2.3 激发——亚稳原子的形成
4.2.4 圆复——退激发光
4.2.5 解离一一分解为单个原子或离子
4.2.6 附着——负离子的产生
4.2.7 复合——中性原子或原子团的形成
……
第5章 薄膜生长与薄膜结构
第6章 真空蒸镀
第7章 离子镀和离子束沉积
第8章 溅射镀膜
第9章 化学气相沉积（CVD）
第10章 干法刻蚀
第11章 平坦化技术
第12章 表面改性及超硬膜
第13章 能量及信号变换用薄膜与器件
第14章 半导体器件、记录和存储用薄膜技术与薄膜材料
第15章 平板显示器中的薄膜技术与薄膜材料
第16章 太阳电池中的薄膜技术与薄膜材料
第17章 白光LED固体照明与薄膜技术
参考文献
作者书系