新型功能薄膜材料

新型功能薄膜材料

自20世纪70年代以来，薄膜技术得到突飞猛进的发展，无论在学术上还是在实际应用中都取得了丰硕的成果。薄膜材料和薄膜技术的发展涉及几乎所有前沿学科，它的应用与推广又渗透到各个学科以及应用技术中，如电子、计算机、磁记录、信息、传感器、能源、机械、光学、航空航天、核工业、化工、生物、医学等，现已成为当代真空技术和材料科学中最活跃的研究领域。在此，我们将介绍几种特殊的薄膜材料。

1.导电薄膜。顾名思义，即这种薄膜可用于导电技术。目前，它主要用在半导体集成电路和混合集成电路中，可用作薄膜电阻器的接触端、薄膜电阻器的上下电极、薄膜电感器的导电带和引出端头，也可用作薄膜微带线、元器件之间的互连线、外铁元器件和外引线的焊区，以及用于形成肖特基结和构成阻挡层等。此种导电薄膜的性能，对于提高电路集成度和提高电路性能均有很大影响。目前，导电薄膜按照组成成分可分为以下六种：①低熔点单元薄膜；②复合导电薄膜；③多晶硅薄膜；④高熔点金属薄膜；⑤金属硅化物导电薄膜；⑥透明导电薄膜。

2.光学薄膜。光学薄膜发展得很早，应用广泛，几乎所有光学仪器都离不开各种性能的光学薄膜，如增透膜、反射膜、偏振膜、分光膜、干涉滤光膜等。近代激光技术的发展，又为光学薄膜的研制和应用开辟了新的前景。薄膜材料是光学薄膜表现光学性质的关键，可用作光学薄膜的材料很多，目前，用得最多的光学薄膜材料有如下几种：①氧化物，如三氧化二铝、二氧化硅等；②氟化物，如氟化硅、氟化镁等；③硫化物，如硫化锌等；④单质半导体材料，如硅等；⑤金属材料，如银、铝、铜等。

3.磁性薄膜。20世纪90年代，磁性薄膜是一个十分活跃的研究领域，因为用它能够制造计算机快速存储元件。1995年发现在磁场中沉积的磁性薄膜沿该磁场方向呈矩形磁滞回线，这表明磁性薄膜可以用作稳态元件，同时也发现元件从一个稳态转移为另一个稳态所需的时间极短。根据这一发现，成功地进行了利用薄膜代替铁氧体磁芯的研究。该薄膜主要用于制造录音带、录像带以及制造铁磁性金属薄膜磁传感器。

4.高温超导薄膜。在20世纪90年代，高温超导材料研究最多的方法是制成薄膜。日本住友电器公司研制成钬－钡－铜复合氧化物的钬系高温超导薄膜；美国洛斯阿拉莫斯国家实验室改变了过去蒸发材料和用气体输运的方法，直接将精细研磨的材料粉末送进反应室，制成了超导薄膜；日本东京大学工学部用高频热等离子体法制成了超导陶瓷薄膜；美国桑迪亚国家实验室的科学家研制出铊系超导薄膜；美国通用电器公司成功地在以硅为基质的衬底上沉积了一层超导薄膜；日本京都大学使用钇系高温超导物质，试制成功了表面平滑性比过去提高约500倍的高温超导薄膜。

5.离子交换膜。离子交换膜与离子交换树脂就其化学组成而言几乎是相同的，但形状不同。离子交换树脂是树脂上的离子与溶液中的离子进行交换，而离子交换膜是在电场作用下对溶液中的离子进行选择性透过。离子交换膜的用途广泛，目前主要用于电渗透、电极反应的隔膜，也用于扩散渗透、离子选择性电极、人工肾脏等。

以上简单介绍了几种薄膜材料以及相应的用途。当然，随着科学技术的发展，新的功能薄膜材料将会不断地被开发出来，并被用于更宽、更广的高新技术领域。