文档介绍：二、非晶态 SiO2 薄膜
1、结构
2、外来杂质
3、SiO2 驻极体薄膜的化学表面修正
4、SiO2薄膜驻极体材料的形成方法
(1)热氧化法
第七节无机贮电材料
(2)溶胶—凝胶法(Sol-gel)
近年发展的能部分代替高温固相反应制备陶瓷、玻璃和许多固体材料的新方法
制作工序:
有机、无机化合物混合液
混合液中的化合物水解、聚合
溶有氧化物微粒的溶胶液
进一步反应—凝胶化
加热凝胶
非晶或多晶薄膜材料
正硅酸乙酯 Si(C2H5)4 醇类
水解
超纯的 SiO2 凝胶
例:
浸渍涂层法
或旋涂法
SiO2凝胶沉积于基片上
热处理
纯化致密
微米或亚微米SiO2薄膜
缺点:薄膜致密性、储电能力劣于热氧化的SiO2膜
工艺特点:价廉、节能、节时,能有效控制膜厚和
氧化物的组分,微结构独立于基片等
(3)其它方法
等离子沉积法、化学气相沉积法
也是常用方法
热基板
基板是电极之一
优点:形成薄膜的组成和性能独立于基片
缺点:致密性差、电荷贮存能力较差
SiO2薄膜驻极体—新一代无机驻极体材料:
长寿命、可在(-100℃~250℃)宽温区工作,微型化、可集成,一种理想的升级换代微型传感器材料
三、Si3N4/SiO2双层膜
1、Si3N4性能
优良的驻极体材料、疏水性极佳
Si3N4 晶体:六方晶系
密度: 相对介电常数:
熔点:
SiO2的两倍
可动电荷比SiO2低100倍:在SiO2易迁移的钠、钾离子,
在Si3N4中难迁移
化学惰性好、结构致密、在集成电路中常用钝化和扩散阻挡层
2、 Si3N4薄膜的形成方法
最成熟的制备方法:化学气相沉积( CVD )法
如、硅烷或三氯硅烷在 NH3中热分解:
或
3、Si3N4/SiO2双层膜
Si3N4单层膜:很好的疏水性、
单层膜中存在较大张应力、甚至会使得连同基板一起弯曲
SiO2单层膜中:
基板
膜中存在压应力
SiO2 膜
存在相反的应力—压应力
Si3N4 膜
基板
膜中存在张应力
优良的储电性能,
二者的组合:不仅获得储电性优良、疏水性好的双层膜,
而且两层膜中应力方向相反、相互抵消,
力学性能极大地改善
研究结果表明:二者的厚度比
实现很好地应力补偿
双层膜的制备工艺:
干氧→湿氧→干氧:
CVD 法形成 Si3N4
四、白云母
分子式:KAl2[AlSi3O10][OH]2
晶形:大部分属单斜晶系
层状结构
各向异性显著、可制成高度柔软、有弹性的薄片
介电性能
介电损耗:
介电击穿强度: (突出)
体电阻率:
优良的高湿稳定性、化学惰性、耐气候性,广泛用作绝缘材料
作为贮极体材料:位于表面或近表面层的电荷
易受湿度影响、电荷欠稳定
主要组分SiO2的亲水性、云母具有较大的吸水率
层内:强 Si — O 链,层间:钾离子相连接的弱键
利用特殊的清洗工艺,除去Al2O3表面上补偿的离子
五、Al2O3和其它无机驻极体材料
Al2O3薄膜:仅次于SiO2和Si3N4、优良驻极体材料
制备方法:高纯 Al 基片阳极氧化法、
Al基片上可形成致密的Al2O3基片
五氧化二钽(Ta2O5)、SiC 等
第六章功能高分子材料
第一节概述
1、简况
30年代:离子交换树脂(去离子水)、感光树脂(照相技术)
功能高分子
60年代末: 出现了功能高分子材料—新型高分子材料
40多年来成为一门独立的学科
2、定义
广义上:主要是指具有物质、能量和信息转换、传递
或储存作用的高分子及其复合材料
结构上:功能高分子的分子链中具有特定作用的功能基或基团
结构定义:分子链中具有特定作用的功能基或基团的一类高分子
功能高分子材料还包括在通用高分子中添加功能性原料、经适当加工而成的复合材料
添加 Ag 粉的导电塑料:高分子无功能作用、仅作为基体或载体
通用高分子
3、分类
P143-144,Table
功能高分子应用与分类:
按功能可分类为:化学、光、电、磁、热、声、机械和生物
八大类功能划分
分类的相对性:一种高分子可能具有多种功能、有多种归属