《薄膜材料科学与技术》是教育部高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材，全面地介绍了薄膜材料的基本概念、薄膜制备技术、薄膜生长机理、薄膜加工技术以及薄膜分析技术。在简要地阐述薄膜材料基本特点的基础上，首先介绍了与薄膜表征和分析密切相关的真空技术和等离子体技术；详细阐述了薄膜材料的制备方法，包括薄膜制备的液相方法、薄膜物理气相沉积技术、薄膜的热氧化与化学气相沉积技术、薄膜旋涂和喷涂技术，涉及各种制备方法的基本原理、制备设备和制备工艺；分析了气相沉积薄膜材料的生长机制、薄膜的生长过程及其影响因素，介绍了薄膜的外延生长技术；随后进一步介绍了薄膜的微细加工技术，特别是薄膜刻蚀技术；最后，系统阐述了薄膜的表征和分析方法，包括薄膜的厚度控制与测量、成分表征、结构表征、原子化学键表征、表面形貌与微观组织分析以及薄膜材料性能分析。
本书不仅具有一定的理论参考价值，也具有较为广泛的应用参考价值，既可作为高等院校材料类及相关专业的本科生、研究生教学用书，也可作为薄膜材料专业科技人员的参考书。

第一章 绪论
第一节 薄膜的定义 2
第二节 薄膜的特点与结构 3
一、薄膜材料的表面效应 3
二、薄膜材料的纳米效应 4
三、薄膜材料的应力 5
四、薄膜的结构 6
五、薄膜中的缺陷 8
六、薄膜的异常结构、非理想化学计量比和伪合金 10
第三节 薄膜制备方法 10
第四节 薄膜材料的应用 12
本章小结 13
思考题 14
参考文献 14
第二章 薄膜制备技术基础
第一节 真空的基本概念 15
一、真空的描述 15
二、气体的吸附与脱附 16
第二节 抽真空与真空泵 18
一、真空泵的分类与选择 18
二、真空泵的基本参数 20
三、真空泵的类型 20
第三节 气体分子的运动和气体的流动 28
一、气体分子的平均自由程 28
二、气体与表面的碰撞 29
三、气体的流动状态 31
四、抽气和抽气方程 32
第四节 真空的测量 33
一、真空计的分类 34
二、热传导真空计 35
三、电离真空计 37
第五节 等离子体技术基础 38
一、等离子体基本概念 38
二、等离子体的基本参量 39
三、等离子体的分类 42
四、等离子体的产生 43
五、等离子体的应用 47
第六节 薄膜液相沉积基础 48
一、液相法制备薄膜材料 48
二、相变过程热力学 49
三、晶核形成条件 50
四、相变过程动力学 51
本章小结 53
思考题 54
参考文献 54
第三章 薄膜制备的液相方法
第一节 电镀 55
一、电镀的基本原理 55
二、电镀的工艺参数 56
三、电镀制备薄膜的应用 57
第二节 化学镀 58
一、化学镀的基本原理 58
二、化学镀的工艺参数 62
三、化学镀制备薄膜的应用 64
第三节 阳极氧化 64
一、阳极氧化的基本原理 64
二、阳极氧化的工艺参数 66
三、阳极氧化制备薄膜的应用 67
第四节 电泳 68
一、电泳的基本原理 68
二、电泳的工艺参数 69
三、电泳制备薄膜的应用 70
第五节 溶胶凝胶法 71
一、溶胶凝胶法的基本过程 71
二、溶胶凝胶法的基本原理 72
三、溶胶凝胶法的工艺参数 73
四、溶胶凝胶法制备薄膜的应用 75
第六节 喷雾热解法 75
一、喷雾热解法的基本过程 75
二、喷雾热解法的基本原理 76
三、喷雾热解法的工艺参数 78
四、喷雾热解法制备薄膜的应用 79
本章小结 80
思考题 81
参考文献 81
第四章 薄膜物理气相沉积技术
第一节 物理气相沉积简介 83
一、物理气相沉积的基本过程与分类 83
二、物理气相沉积的特点 84
三、物理气相沉积技术的应用 84
第二节 真空蒸发沉积技术 85
一、真空蒸发沉积的物理原理 85
二、不同的真空蒸发沉积技术 91
第三节 溅射沉积技术 97
一、溅射沉积基本原理 98
二、不同的溅射沉积技术 103
三、蒸发沉积和溅射沉积方法的比较 111
第四节 离子束辅助物理气相沉积技术 111
一、离子束溅射 112
二、离子束沉积 112
三、离子镀 113
四、阴极电弧等离子体沉积 120
五、离子束辅助沉积 121
本章小结 125
思考题 126
参考文献 126
第五章 薄膜的热氧化与化学气相沉积技术
第一节 热氧化生长 128
一、热氧化生长制备SiO2薄膜 128
二、热氧化生长制备Bi2O3薄膜 130
三、热氧化生长制备氧化物纳米结构 130
第二节 化学气相沉积技术基础 131
一、化学气相沉积基本要求 131
二、化学气相沉积基本过程 132
三、物质源 133
四、化学气相沉积反应类型 134
五、化学气相沉积装置 137
六、化学气相沉积膜层质量的主要影响因素 139
七、化学气相沉积的特点与应用 141
第三节 常见的化学气相沉积技术 142
一、化学气相沉积技术分类 143
二、以反应室压力分类的化学气相沉积技术 144
三、以反应温度分类的化学气相沉积技术 147
四、以激活方式分类的化学气相沉积技术 150
五、金属有机化合物化学气相沉积技术 160
本章小结 162
思考题 162
参考文献 163
第六章 薄膜旋涂和喷涂技术
第一节 旋涂技术 164
一、旋涂的基本过程 164
二、旋涂的理论模型 165
三、旋涂的分类 168
四、旋涂技术的应用 169
第二节 热喷涂技术 169
一、热喷涂的基本过程 170
二、热喷涂材料 172
三、热喷涂的分类 177
四、热喷涂技术的应用 187
第三节 冷喷涂技术 189
一、 冷喷涂的基本过程 190
二、冷喷涂的理论模型 190
三、冷喷涂的工艺参数 191
四、冷喷涂的分类 193
五、冷喷涂技术的应用 194
本章小结 196
思考题 196
参考文献 197
第七章 气相沉积薄膜生长机制
第一节 凝聚 199
一、吸附 199
二、表面扩散 206
三、最终凝聚 208
第二节 薄膜的形核 210
一、均匀形核理论 211
二、原子聚集理论 214
三、两种成核理论的对比 217
第三节 薄膜的生长 218
一、连续薄膜的形成过程 218
二、沉积参数的影响 221
三、薄膜生长模式 224
四、薄膜中缺陷及内应力的产生 226
五、薄膜形成过程的计算机模拟 230
第四节 薄膜的外延生长 232
一、外延生长机理 233
二、外延生长形式 235
三、分子束外延 236
四、液相外延 238
五、热壁外延 240
六、金属有机化合物化学气相沉积外延生长 241
七、离轴磁控溅射 242
八、热激光蒸发和脉冲激光沉积 242
本章小结 243
思考题 243
参考文献 244
第八章 薄膜加工技术
第一节 刻蚀的基本概念 246
一、刻蚀的工艺过程 246
二、刻蚀的主要工艺参数 248
第二节 湿法刻蚀 249
一、湿法刻蚀的均匀性 249
二、常用的湿法刻蚀技术 250
三、湿法刻蚀的应用 253
四、电化学刻蚀 253
第三节 干法刻蚀 254
一、等离子体在刻蚀中的应用 255
二、离子束溅射刻蚀 256
三、反应离子刻蚀 260
第四节 飞秒激光烧蚀 267
一、飞秒激光烧蚀的基本原理 267
二、飞秒激光烧蚀加工系统 268
三、飞秒激光烧蚀在薄膜加工中的应用 268
第五节 其它薄膜加工技术 269
一、反应气体刻蚀 269
二、激发气体刻蚀 270
三、 激光诱导正向转移技术 271
本章小结 271
思考题 272
参考文献 272
第九章 薄膜的厚度和组织结构表征
第一节 薄膜的厚度监测与测量 274
一、薄膜的厚度监测 274
二、薄膜的厚度测量 277
第二节 薄膜成分表征 281
一、薄膜成分分析设备 281
二、卢瑟福背散射分析 282
三、电子显微探针分析 285
四、俄歇电子能谱 287
五、X射线光电子能谱 289
六、二次离子质谱 292
第三节 薄膜的结构表征 294
一、衍射基础 294
二、掠入射X射线衍射 295
三、低能电子衍射 297
四、反射高能电子衍射 299
五、透射电子显微镜 299
第四节 薄膜中原子化学键表征 300
一、扩展X射线 301
二、红外吸收光谱 303
三、拉曼光谱 305
四、电子能量损失谱 305
第五节 薄膜表面形貌与微观组织分析 307
一、场离子显微镜 308
二、扫描探针显微镜 309
三、原子力显微镜 311
本章小结 312
思考题 313
参考文献 313
第十章 薄膜材料性能分析
第一节 薄膜应力表征 315
一、直接测量法 316
二、间接测量法 318
第二节 薄膜力学性能表征 320
一、硬度 320
二、断裂韧性 325
三、摩擦磨损 327
四、界面结合强度 328
第三节 薄膜磁性能表征 330
一、基本磁学参数测量 330
二、磁畴结构表征 332
第四节 薄膜的电学性能表征 334
一、电阻率和电导率 334
二、磁电阻 336
三、霍尔系数 337
第五节 薄膜光学性能表征 338
一、透射率和反射率 338
二、光吸收和散射 341
三、相位特性 344
四、光学常数 346
本章小结 348
思考题 348
参考文献 349