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1　表面薄膜与真空物理基础 1

1.1　表面物理化学基础 1

1.1.1　表面晶体学 2

1.1.2　表面能与表面张力 9

1.1.3 表面吸附和氧化 10

1.1.4 表面的润湿 12

1.1.5　表面扩散 14

1.1.6　表面电子态 17

1.2　真空技术基础 21

1.2.1 真空与压强 21

1.2.2 气体分子间的碰撞及平均自由程 23

1.2.3 气体与表面的作用 24

1.2.4　气体在真空容器中的流动 25

1.2.5　真空技术基本方程 26

1.2.6　真空的获取 27

1.2.7 真空的测量 30

1.3　低温等离子体基础 33

1.3.1 低压气体放电原理 33

1.3.2　低温等离子体的特征 39

1.4　薄膜形核与生长 42

1.4.1 形核 42

1.4.2 生长过程 45

思考题 46

参考文献 46

2　功能薄膜材料 48

2.1　光电薄膜 48

2.1.1　单晶硅薄膜 49

2.1.2 多晶硅薄膜 53

2.1.3 非晶硅薄膜 57

2.1.4　化合物半导体薄膜 61

2.2　磁性薄膜 62

2.2.1　磁光薄膜 62

2.2.2 磁阻薄膜 65

2.2.3 巨磁阻薄膜材料 68

2.3　智能薄膜材料 80

2.3.1　形状记忆合金薄膜材料 81

2.3.2 生物智能薄膜 84

2.4　分离膜及膜材料 99

2.4.1　膜分离的基本原理 99

2.4.2　膜分离技术的特点 101

2.4.3　膜分离过程 102

2.4.4　分离膜材料 106

2.4.5　分离膜分类 111

2.5　纳米薄膜材料 112

2.5.1 纳米功能薄膜的性能 113

2.5.2　几种典型的纳米功能薄膜 114

2.5.3　Si基纳米薄膜与器件 118

2.5.4　纳米多层薄膜与涂层材料 125

2.5.5　其他纳米薄膜材料制备、特性及应用 133

思考题 143

参考文献 143

3　超硬薄膜材料 145

3.1　金刚石薄膜 145

3.1.1 金刚石的结构和特点 146

3.1.2 金刚石的性质及应用 147

3.1.3　金刚石膜的表征 150

3.1.4　低压合成金刚石的机理 151

3.1.5　低压沉积金刚石的方法与装置 154

3.1.6　金刚石涂层刀具 160

3.2　类金刚石薄膜 163

3.2.1 类金刚石的相结构与表征 164

3.2.2 类金刚石膜的性能 165

3.2.3　DLC膜的应用 168

3.2.4　DLC膜的制备方法 171

3.3　立方氮化硼薄膜 171

3.3.1 氮化硼的结构和性质 172

3.3.2 氮化硼的相图 174

3.3.3 立方氮化硼的表征 175

3.3.4 立方氮化硼的性质和应用 176

3.3.5　立方氮化硼的制备方法 178

3.4　CNx膜 181

3.4.1　β-C3N4的晶体结构 181

3.4.2　CNx膜的性能 184

3.4.3　CNx膜的结构分析与表征 186

3.4.4　CNx的制备方法 188

3.4.5　CNx薄膜的应用 189

3.5　其他硬质膜 191

3.5.1　概述 191

3.5.2　氮化物薄膜 194

3.5.3　碳化物薄膜 197

3.5.4　氧化物薄膜 200

3.5.5　复合膜 201

思考题 207

参考文献 208

4　薄膜制备与材料表面改性技术 212

4.1　化学和电化学转化 212

4.1.1 化学转化 212

4.1.2 电化学转化 217

4.2　气相沉积 228

4.2.1　物理气相沉积（Physical Vapor Deposition,PVD） 229

4.2.2　化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition,CVD） 264

4.3　高能束表面改性技术 293

4.3.1 激光束表面处理 293

4.3.2 电子束表面处理 303

4.3.3 离子注入表面改性 307

4.4　复合制备技术 313

4.4.1 离子束辅助沉积技术 314

4.4.2 离子团束沉积（ICBD） 325

4.4.3 激光复合表面处理技术 328

4.4.4　等离子喷涂与激光技术复合 329

思考题 331

参考文献 332

5　薄膜材料的表征与评价 334

5.1　膜厚的测量与监控 334

5.1.1 轮廓仪法 335

5.1.2　光的干涉法 336

5.1.3 断面直接观察法 336

5.1.4　椭圆偏振法 337

5.1.5　磁性法 337

5.1.6 涡流法 338

5.1.7　微量天平法 338

5.1.8　石英晶体振荡法 339

5.2　表面成分、组织结构分析 340

5.2.1　表面成分分析 341

5.2.2 组织、形貌观察分析 347

5.2.3　表面结构分析 352

5.3　物理和化学性能测试 355

5.3.1　耐热性能测试 356

5.3.2 绝缘性能测试 356

5.3.3　孔隙度的检测 357

5.3.4　耐腐蚀性能测试 358

5.4　力学性能的测试 358

5.4.1　超显微硬度（UMH）测试 359

5.4.2　纳米压入法 363

5.4.3　界面结合强度的测试 365

5.4.4　摩擦磨损试验 368

5.4.5 内应力的测量 369

思考题 371

参考文献 372

主题索引 374

附录 379