《薄膜材料》教学大纲课程编号：B04012000课程名称：薄膜材料英文名称：ThinFilmMaterials课程性质：专业选修课学时/学分：32/2考核方式：开卷考试选用教材：《薄膜材料与薄膜技术》，郑伟涛等编著，化学工业出版社，2011年先修课程：材料科学基础、材料工艺学、材料测试与研究方法、X射线衍射与电子显微分析后继课程：无适用专业及层次：材料科学与工程及相关专业本科生大纲执笔人：马继大纲审核人：王宝祥一、教学目标通过本课程的学习，使学生具备下列能力：1.能够准确理解薄膜材料的概念及其在材料领域中的重要地位：2.能够运用薄膜材料的制备方法生长薄膜材料：3.能够把握薄膜材料的形核和生长机理：4.能够对薄膜材料的表征手段和常见的薄膜材料等有进一步的认识和了解：5.能够针对不同的生产条件选择不同的制膜方法，设计简单合理的薄膜加工流程。二、课程自标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展）毕业要求指标点课程目标1.掌握数学、物理、化学等方1-1掌握数学、物理、化学等学科的基1-1使学生掌握面的基本理论和基本知识本理论和基本知识。真空技术、材料分析的基本方法以及物理化学知识。1-2使学生将材1-2在薄膜材料中运用所学的各科理论知识料科学知识应用1
1 《薄膜材料》教学大纲 课程编号：B04012000 课程名称： 薄膜材料 英文名称： Thin Film Materials 课程性质：专业选修课 学时/学分：32 /2 考核方式： 开卷考试 选用教材：《薄膜材料与薄膜技术》，郑伟涛等编著，化学工业出版社， 2011 年 先修课程：材料科学基础、材料工艺学、材料测试与研究方法、X 射线 衍射与电子显微分析 后继课程：无 适用专业及层次：材料科学与工程及相关专业本科生 大纲执笔人：马继 大纲审核人：王宝祥 一、教学目标 通过本课程的学习，使学生具备下列能力： 1.能够准确理解薄膜材料的概念及其在材料领域中的重要地位； 2.能够运用薄膜材料的制备方法生长薄膜材料； 3.能够把握薄膜材料的形核和生长机理； 4.能够对薄膜材料的表征手段和常见的薄膜材料等有进一步的认识和了解； 5.能够针对不同的生产条件选择不同的制膜方法，设计简单合理的薄膜加工流程。 二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展） 毕业要求 指标点 课程目标 1. 掌握数学、物理、化学等方 面的基本理论和基本知识 1-1 掌握数学、物理、化学等学科的基 本理论和基本知识。 1-1 使学生掌握 真空技术、材料 分析的基本方法 以及物理化学知 识。 1-2 在薄膜材料中运用所学的各科理 论知识 1-2 使学生将材 料科学知识应用
到薄膜材料领域。2.掌握薄膜材料的制备和加2-1使学生了解2-1掌握薄膜制备的物理方法工方法并掌握蒸发、溅射、离子束沉积以及外延生长等各种制备薄膜的物理方法。2-2掌握薄膜制备的化学方法2-2使学生了解并掌握热氧化、化学气相沉积、电镀、化学镀、阳极反应沉积以及LB膜的制备技术及原理。3.掌握薄膜材料结构、性能3-1掌握薄膜材料的生长机制3-1使学生理解方面的基础知识和基本理论薄膜材料的形核和生长过程，并掌握薄膜的生长机制3-2使学生认识3-2掌握薄膜材料的生长控制理论并掌握影响薄膜形核、生长的各种因素。3-3使学生了解3-3掌握薄膜材料的表征方法薄膜表征的手段及其适用范围。三、教学基本内容第一章：绪论（支撑课程目标1-1）1．真空的基本知识2.真空的获得3.真空的测量要求学生：了解基本的真空知识，认识到真空条件是薄膜生长的必要条件第二章：薄膜制备的化学方法（支撑课程目标1-2、2-2）2
2 到薄膜材料领 域。 2. 掌握薄膜材料的制备和加 工方法 2-1 掌握薄膜制备的物理方法 2-1 使学生了解 并掌握蒸发、溅 射、离子束沉积 以及外延生长等 各种制备薄膜的 物理方法。 2-2 掌握薄膜制备的化学方法 2-2 使学生了解 并掌握热氧化、 化学气相沉积、 电镀、化学镀、阳 极反应沉积以及 LB 膜的制备技 术及原理。 3. 掌握薄膜材料结构、性能 方面的基础知识和基本理论 3-1 掌握薄膜材料的生长机制 3-1 使学生理解 薄膜材料的形核 和生长过程，并 掌握薄膜的生长 机制 3-2 掌握薄膜材料的生长控制理论 3-2 使学生认识 并掌握影响薄膜 形核、生长的各 种因素。 3-3 掌握薄膜材料的表征方法 3-3 使学生了解 薄膜表征的手段 及其适用范围。 三、教学基本内容 第一章：绪论 （支撑课程目标1-1） 1. 真空的基本知识 2. 真空的获得 3. 真空的测量 要求学生：了解基本的真空知识，认识到真空条件是薄膜生长的必要条件。 第二章：薄膜制备的化学方法（支撑课程目标1-2、2-2）
1.热氧化生长2.化学气相沉积3.电镀4.化学镀5．阳极反应沉积6.LB技术要求学生：掌握薄膜生长的化学方法和原理，并能比较不同方法间的优劣。第三章：薄膜制备的物理方法（支撑课程目标1-2、2-1）1.真空蒸发2.溅射3.离子束和离子助4.外延生长要求学生：掌握薄膜生长的物理方法和原理，并能比较不同方法间的优劣。第四章：薄膜的形成与生长（支撑课程目标1-2、3-1、3-2）1.薄膜形核2.．薄膜生长过程3.薄膜生长模式4.远离平衡态薄膜生长要求学生：理解薄膜的形核和生长过程，并对其影响因素进行定量分析。掌握典型薄膜的生长模式，并能通过理论的学习对其性能和应用进行预测和分析。第五章：薄膜表征（支撑课程目标3-3）1.X射线光电子能谱仪2.透射电子显微镜3.扫描电子显微镜4.X射线能谱仪5.X射线波谱仪要求学生：了解薄膜的多种表征方法，并能针对不同的薄膜材料选取合适的表征手段进行表达。四、教学重点与难点第一章：绪论（支撑课程目标1-1）教学重点：真空系统中气体运动特征的理论划分，真空区域的划分，气体吸en
3 1. 热氧化生长 2. 化学气相沉积 3. 电镀 4. 化学镀 5. 阳极反应沉积 6. LB 技术 要求学生：掌握薄膜生长的化学方法和原理，并能比较不同方法间的优劣。 第三章：薄膜制备的物理方法（支撑课程目标1-2、2-1） 1. 真空蒸发 2. 溅射 3. 离子束和离子助 4. 外延生长 要求学生：掌握薄膜生长的物理方法和原理，并能比较不同方法间的优劣。 第四章：薄膜的形成与生长（支撑课程目标1-2、3-1、3-2） 1. 薄膜形核 2. 薄膜生长过程 3. 薄膜生长模式 4. 远离平衡态薄膜生长 要求学生：理解薄膜的形核和生长过程，并对其影响因素进行定量分析。 掌握典型薄膜的生长模式，并能通过理论的学习对其性能和应用进行预测和分析。 第五章：薄膜表征（支撑课程目标3-3） 1. X 射线光电子能谱仪 2. 透射电子显微镜 3. 扫描电子显微镜 4. X 射线能谱仪 5. X 射线波谱仪 要求学生：了解薄膜的多种表征方法，并能针对不同的薄膜材料选取合适 的表征手段进行表达。 四、教学重点与难点 第一章：绪论 （支撑课程目标1-1） 教学重点：真空系统中气体运动特征的理论划分，真空区域的划分，气体吸
附的主要机制，真空的测量，真空的获得。教学难点：各种真空泵的分类、工作原理及工作压强范围，各种真空计的工作原理、范围及特点。第二章：薄膜制备的化学方法（支撑课程目标1-2、2-2）教学重点：热氧化生长法、化学气相沉积法、电镀法、化学镀法、阳极反应沉积术以及LB技术的原理及特点。教学难点：使用LB技术生长奇数层或偶数层膜的操作原理，等离子体增强化学气相沉积法的原理及特点。第三章：薄膜制备的物理方法（支撑课程目标1-2、2-1）教学重点：真空蒸发法、溅射法、离子束和离子助、外延生长技术的原理及特点。教学难点：溅射过程与典型的伏安特性曲线的对应，磁控溅射的原理，离化技术。第四章：薄膜的形成与生长（支撑课程目标1-2、3-1、3-2）教学重点：薄膜生长模式的划分，自发与非自发形核理论，连续薄膜的形成机制，薄膜的典型组织结构与出现条件，薄膜的界面结构与附着力。教学难点：薄膜生长模式的划分依据与原理，非自发形核率的影响因素，Thornton的SZM模型。第五章：薄膜表征（支撑课程目标3-3）教学重点：X射线光电子能谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X射线波谱仪的工作原理及特点。教学难点：又射线光电子能谱的解谱，高质量透射电镜照片的拍摄。五、教学建议进度（学时数32）第一章绪论（学时数4）第二章（学时数6）薄膜制备的化学方法第三章薄膜制备的物理方法（学时数8）第四章薄膜的形成与生长（学时数8）第五章薄膜表征（学时数6）课内外时间比例为1：1六、教学方法4
4 附的主要机制，真空的测量，真空的获得。 教学难点：各种真空泵的分类、工作原理及工作压强范围，各种真空计的工 作原理、范围及特点。 第二章：薄膜制备的化学方法（支撑课程目标1-2、2-2） 教学重点：热氧化生长法、化学气相沉积法、电镀法、化学镀法、阳极反应 沉积术以及LB技术的原理及特点。 教学难点：使用LB技术生长奇数层或偶数层膜的操作原理，等离子体增强化 学气相沉积法的原理及特点。 第三章：薄膜制备的物理方法（支撑课程目标1-2、2-1） 教学重点：真空蒸发法、溅射法、离子束和离子助、外延生长技术的原理及 特点。 教学难点：溅射过程与典型的伏安特性曲线的对应，磁控溅射的原理，离化 技术。 第四章：薄膜的形成与生长（支撑课程目标1-2、3-1、3-2） 教学重点：薄膜生长模式的划分，自发与非自发形核理论，连续薄膜的形成 机制，薄膜的典型组织结构与出现条件，薄膜的界面结构与附着力。 教学难点：薄膜生长模式的划分依据与原理，非自发形核率的影响因素， Thornton的SZM模型。 第五章：薄膜表征（支撑课程目标3-3） 教学重点：X射线光电子能谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线 能谱仪和X射线波谱仪的工作原理及特点。 教学难点：X射线光电子能谱的解谱，高质量透射电镜照片的拍摄。 五、教学建议进度（学时数32） 第一章 绪论 （学时数4） 第二章 薄膜制备的化学方法 （学时数6） 第三章 薄膜制备的物理方法 （学时数8） 第四章 薄膜的形成与生长 （学时数8） 第五章 薄膜表征 （学时数6） 课内外时间比例为 1：1 六、教学方法
1.传递-接受型教学方法2.反转课堂教学七、考核方式开卷考试八、成绩评定方法平时作业成绩占期末总评成绩的20%，期末成绩占期末总评成绩的80%。九、教学参考书：《薄膜技术与薄膜材料》，田民波等编著，清华大学出版社，2011年5
5 1.传递-接受型教学方法 2.反转课堂教学 七、考核方式 开卷考试 八、成绩评定方法 平时作业成绩占期末总评成绩的 20%，期末成绩占期末总评成绩的 80%。 九、教学参考书： 《薄膜技术与薄膜材料》，田民波等编著，清华大学出版社，2011 年