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近年來,在超高壓、超高溫和超細粒子等極端條件下以及宇宙空間無重力狀態(tài)的特殊環(huán)境中進行合成或加工,得到了用從前的普通材料合成技術(shù)不能得到的新材料。經(jīng)過原子過程形成的塑料薄膜材料,作為開發(fā)新材料的合成技術(shù),近年來引起了人們的極大興趣和重視,得到迅速發(fā)展。
人們用新的技術(shù)實現(xiàn)材料的薄膜化。形成多層結(jié)構(gòu),制造新的器件等的愿望,已逐漸變成現(xiàn)實。人工超晶格,薄膜彈性表面波器件和薄膜光集成電路等就是最好的例子。
由于薄膜材料制備過程的特殊性,導(dǎo)致薄膜材料所特有的性質(zhì)和形狀效應(yīng)。由于合成塊狀材料的原料粒子的最小尺寸刀0.1—1um,而薄膜是由尺寸為A數(shù)量級的原子或分子構(gòu)成的超細粒子形成的,因此塊襖材料不能形成或很難形成的結(jié)構(gòu)在薄膜化過程中卻很容易形成.
塑料薄膜材料的特性簡介
Bell實驗室的Read發(fā)現(xiàn),正常的塊狀Ta材料的結(jié)構(gòu)是體心立方,薄膜化使其結(jié)構(gòu)變成四方晶體,叫做B-Ta,它具有良好的電阻特性,薄膜化工藝使許多物質(zhì)容易變成非晶結(jié)構(gòu),而且在超薄膜中看到的小于100A的島狀結(jié)構(gòu)和在多晶薄膜中看到的纖維結(jié)構(gòu)都是薄膜材料所特有的結(jié)構(gòu)特性。
由于薄膜化過程的特殊性而出現(xiàn)的異常結(jié)構(gòu)和形狀效應(yīng),使它的機械性質(zhì).載流子輸運機構(gòu),超電導(dǎo).磁性.光學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)不同于塊狀材料.例如,薄膜材料具有相當(dāng)大的缺陷密度,因此其中的載流子遷移率明顯減小.薄膜一般都制備在基板上,由于薄膜和基板的熱膨脹系數(shù)不同,加熱時在薄膜中產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,使薄膜的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度升高.
除了材料的物性和應(yīng)用外,材料的薄膜化可以節(jié)省資源,而且對于減少公害也是相當(dāng)重要的.一般來說,材料的特性主要是取決于材料的表面性質(zhì),因此,在需要使用有毒或貴重材料時,可以在別的母體材料表面鍍一層有毒或貴重材料,這樣可以做到既省資源又無公害。