新型电子薄膜材料

第1章绪论111薄膜的定义及特性1111薄膜的定义1112薄膜材料的分类2113薄膜材料的特殊性4114薄膜结构的缺陷7115薄膜的光学特性812薄膜材料研究现状1113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1521概述1522硅基非晶态半导体薄膜15221非晶半导体薄膜材料的结构特点15222非晶态半导体薄膜材料的制备方法16223非晶态半导体薄膜材料的能带模型21224非晶态半导体薄膜材料的电学特性24225非晶态半导体的光学性质32226非晶半导体薄膜材料在光电器件方面的独特性能36227非晶半导体薄膜材料质量的研究近况3623多晶硅和微晶硅薄膜37231 μcSi∶H薄膜38232多晶Si薄膜4124薄膜晶体管与大面积液晶显示器46241aSi∶H TFT的结构、制备和工艺47242aSi∶H TFT的工作特性49243新型μcSi∶H /aSi∶H双有源层结构的薄膜晶体管49244aSi∶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5631概述5632金刚石薄膜56321金刚石薄膜的结构57322金刚石薄膜的优异特性58323金刚石薄膜的制备方法61324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66325织构金刚石薄膜的制备6933类金刚石膜(DLC)71331类金刚石薄膜的相结构71332类金刚石膜的制备方法71333类金刚石薄膜直流电导特性的研究73334类金刚石膜的光学特性76335类金刚石薄膜的力学特性79336类金刚石膜的其他特性79337类金刚石膜的应用8034立方氮化硼薄膜81341氮化硼的四种异构体81342立方氮化硼的性质和应用前景83343立方氮化硼薄膜的制备方法84344 氮化硼薄膜的n型掺杂87345氮化硼薄膜的p型掺杂90346立方氮化硼薄膜的研究现状及面临的问题9335βC3N4薄膜94351βCNx薄膜的原子结构94352βC3N4薄膜的制备与特性表征96353βC3N4的应用前景9736BCN薄膜98361BCN薄膜的结构98362BCN薄膜的制备99363BCN薄膜的电学性质100364BCN薄膜的光学带隙10037其他硬质薄膜101371氮化物、磷化物、硼化物及氧化物101372硬质薄膜材料的物性102373硬质复合薄膜材料104374固体润滑膜10538宽带隙薄膜材料场电子发射研究的现状和问题106381概述106382金刚石薄膜的场电子发射107383类金刚石(DLC)薄膜的场发射109384其他宽带隙材料薄膜的场发射110385存在的问题110参考文献111第4章碳基薄膜材料11341概述11342碳的价键结构113421 碳的价键结构113422碳的同素异构体11443富勒烯薄膜材料116431碳富勒烯的结构116432 C60富勒烯薄膜的表征119433 C60富勒烯薄膜的制备121434富勒烯的性质122435 C60富勒烯薄膜在有机电致发光器件中的应用129436 C60单电子管12944碳纳米管薄膜材料132441碳纳米管的结构132442碳纳米管的性质132443碳纳米管薄膜的制备方法134444取向生长碳纳米管薄膜的制备及场致电子发射特性136445单壁碳纳米管三极管14045石墨烯薄膜材料142451石墨烯的结构和性质142452石墨烯薄膜的制备与表征方法145453氧化石墨还原法制备石墨烯薄膜146454化学气相沉积法制备石墨烯149455功能化石墨烯的应用153456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15851概述15852硫系化合物半导体158521硫系化合物半导体材料的形成能力158522硫系化合物材料的制备方法159523硫系化合物掺杂的特点161524硫系非晶态半导体的电学性质161525硫系半导体的光致结构变化效应16353薄膜静电成像——复印鼓165531静电成像原理165532静电成像的基本过程166533薄膜静电成像的材料167534复印机16854纳米Sn太阳能吸热膜168541太阳能吸热膜的基本原理168542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17161概述17162aSi∶H太阳能电池172621单晶太阳能电池与非晶硅太阳能电池的优缺点172622aSi∶H太阳能电池的工作原理和参数173623aSi∶H太阳能电池的结构和性能175624aSi∶H太阳能电池的制造179625提高aSi∶H太阳能电池效率和降低成本的一些措施180626aSi∶H薄膜太阳能电池的研究进展184627其他硅基薄膜太阳能电池18563第ⅢA～ⅤA族化合物太阳能电池186631第ⅢA～ⅤA族化合物材料186632第ⅢA～ⅤA族化合物太阳能电池187633第ⅢA～ⅤA族化合物太阳能电池的发展趋势18964聚光太阳能电池190641聚光太阳能电池的优势190642多结太阳能电池在聚光光伏中的应用191643聚光光伏系统的发展19265CdTe太阳能电池192651多晶薄膜CdTe太阳能电池的出现与发展192652大面积多晶薄膜CdTe太阳能电池193653CdTe太阳能电池的研究进展19366铜铟硒(CIS)及铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池194661CIS和CIGS薄膜太阳能电池194662制备CIGS薄膜过程中的掺镓技术194663CIGS薄膜太阳能电池的研究进展19567有机薄膜太阳能电池197671有机小分子太阳能电池和聚合物太阳能电池197672染料敏化太阳能电池201673有机太阳能电池能量转化效率(ηp)的研究206674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21271概述212711半导体纳米材料的特殊性质及研究意义212712半导体量子点21372发光机理及Si发光面临的问题213721发光机理及发光类型213722可见发光材料215723人眼的视感度与LED的视感度215724Si发光面临的问题21573Ge/Si超晶格和量子阱结构材料216731Ge/Si超晶格217732Si/Si1-xGex超晶格217733Si/SiO2超晶格21774Ge/SiO2、Si/SiO2纳米膜发光217741Ge纳米发光膜的制备218742Ge纳米晶的发光特性219743Ge纳米晶发光机理220744硅纳米晶激光器初现端倪22075多孔硅发光221751多孔硅的结构222752多孔硅的光学性质223753多孔硅的形成机理224754多孔硅的制作及其钝化22576氮化镓基薄膜材料发光226761氮化镓基材料的特点及其应用226762氮化镓基材料的制备228763氮化镓基器件23077薄膜发光显示器（第ⅡA～ⅥA族化合物）232771薄膜电致发光显示器件的制备方法及结构233772薄膜电致发光的物理过程233773薄膜电致发光材料235774薄膜电致发光器件23678硅中掺铒的发光特性及机理237781铒在Si中的原子构型237782铒在Si中的电子态237783掺铒硅的发光机理239784掺铒硅发光管与Si集成电路的集成24079ZnO量子点——半导体激光器新材料241791ZnSe基激光器存在的问题241792ZnO材料的基本特性242793ZnO的外延生长242794ZnO量子点的光学特性243参考文献244第8章介质薄膜材料24681概述24682电介质薄膜及应用246821氧化物电介质薄膜的制备及应用247822低介电常数含氟氧化硅薄膜24983铁电薄膜及应用251831铁电薄膜的结构制备和特性251832铁电薄膜的应用25584压电薄膜及应用256841压电薄膜的制造技术258842压电薄膜的压电性能260843压电薄膜的应用262参考文献263第9章高温超导薄膜材料26491概述26492高温超导薄膜的制备266921对制膜技术的要求266922高温超导薄膜的制备方法266923阻挡层技术26893高温超导薄膜材料的结构和性质269931高温超导薄膜材料的结构269932高温超导薄膜材料的性质27194高温超导薄膜材料的应用272941概述272942高温超导约瑟夫森结技术及其应用273943高温超导探测器的研究进展与应用前景277944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282101概述282102磁性多层膜的巨磁阻效应2831021GMR效应的发现和简单原理2831022GMR及层间耦合的振荡现象2831023GMR与多层膜结构的依赖关系2841024GMR材料的应用284103颗粒膜的巨磁阻效应2841031颗粒膜及其制备2851032颗粒膜的巨磁电阻效应2851033间断膜和混合膜的巨磁电阻效应286104自旋阀多层膜的巨磁阻效应2871041自旋阀多层结构和巨磁阻效应2871042磁控溅射法制备自旋阀多层膜288105掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应2891051掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应2891052掺杂稀土锰氧化物材料的结构和早期的研究结果2911053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293111概述293112超晶格和量子阱薄膜材料2931121超晶格概念的提出、发展及其意义2931122不同类型的半导体超晶格材料及其主要特征2941123半导体超晶格材料的生长技术2981124超晶格微结构材料的主要性能及应用299113有机电致发光薄膜3001131有机电致发光的特点3001132器件的结构和制备3011133有机电致发光膜材料3021134蓝色有机电致发光303114透明导电膜及其在电子工业方面的应用3041141透明导电膜的种类与特性3041142透明导电膜的制备方法3041143透明导电膜的用途305115窄带隙红外光导薄膜材料(HgCdTe)3061151红外探测器与HgCdTe3061152HgCdTe薄膜材料的制备方法和特性306116变色薄膜材料3081161电致变色膜3081162光学变色膜3091163热致变色膜310117防伪技术和光学防伪膜3111171防伪技术的现状与薄膜防伪技术的发展3111172光学防伪膜的基本原理3121173整膜防伪膜的设计与工艺3131174碎膜防伪技术要点3131175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315121概述315122溅射法3151221基本原理3161222射频溅射3171223磁控溅射318123微波电子回旋共振化学气相沉积法3191231原理3191232特点3201233系统320124分子束外延法3211241基本概念3211242生长原理及方法3211243生长特点322125金属有机化学气相沉积法3231251原理3231252制膜系统3231253特点325126直流电弧等离子体喷射化学气相淀积法325127溶胶凝胶法3261271概述3261272溶胶凝胶方法制备薄膜工艺326128电沉积法3271281概述3271282特点328129脉冲激光沉积法3281291基本原理及物理过程3281292特点3301210触媒化学气相沉积法3301211薄膜检测手段33112111薄膜厚度测量33112112扫描电子显微镜分析33212113原子力显微镜分析33412114X射线衍射(XRD）分析33512115傅里叶变换红外光谱分析33512116激光拉曼光谱(Raman）分析33612117X射线光电子能谱分析33712118俄歇电子能谱分析33812119二次离子质谱分析339121110卢瑟福背散射分析339参考文献340

能源、材料、信息科学是新技术革命的先导和支柱。作为特殊形态材料的薄膜，已成为微电子学、光电子学、磁电子学、刀具超硬化、传感器、太阳能利用等新兴学科的材料基础，并已涉及电子、计算机、磁记录、信息、传感器、能源、机械、光学、航空、航天、核工业等各个部门。本书内容既介绍各类固体薄膜的研究和发展情况，也包括国内学者和著者的研究成果，反映了当前学科的先进水平。本书第二版基本上保持了《新型电子薄膜材料》第一版的原貌。与第一版相比，增加了第ⅢA～ⅤA族化合物太阳能电池、聚光太阳能电池和有机薄膜太阳能电池，反映了有关薄膜太阳能电池材料和技术研究的最新成果。另外，还对碳基薄膜材料，包括富勒烯薄膜、碳纳米管薄膜和石墨烯薄膜等内容进行了重点介绍。本书既可作为相关专业高年级大学生及研究生的教学参考书，也可供广大从事薄膜科学与技术的工程技术人员、科技工作者参考。