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薄膜制備的化學(xué)方法需要一定的化學(xué)反應(yīng)，這種化學(xué)反應(yīng)可以有熱效應(yīng)引起或者由離子的電致分離引起，在化學(xué)氣相沉淀和熱生長(zhǎng)過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)是靠熱效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在電鍍和陽(yáng)極氧化沉淀過(guò)程中則是靠例子的電致分離實(shí)現(xiàn)。 

一、熱生長(zhǎng)

由熱生長(zhǎng)制備薄膜不是一種常用技術(shù)，但熱生長(zhǎng)金屬和半導(dǎo)體氧化物的研究則較為廣泛，這是由于氧化物可以鈍化表面，而氧化物的絕緣性質(zhì)在電子器件制備中非常有用。

所有金屬除了Au以外都與氧發(fā)生反應(yīng)形成氧化層，對(duì)于金屬的熱氧化人們提出了許多模型，這些模型涉及金屬和合金熱氧化膜的成核和形成，在所有模型中，皆假設(shè)金屬陽(yáng)離子獲氧陰離子通過(guò)氧化物點(diǎn)陣擴(kuò)散而不是沿著晶界或孔洞擴(kuò)散形成氧化膜。熱氧化過(guò)程通常是在傳統(tǒng)的氧化爐中進(jìn)行。

Ponpon等人在干燥的氧氣氣氛下，在硅上進(jìn)行了快速熱氧化生長(zhǎng)，制備了很薄的氧化硅膜，其生長(zhǎng)速率較傳統(tǒng)的氧化爐高，且與時(shí)間的平方根成正比，在進(jìn)行高溫循環(huán)的快速熱循環(huán)系統(tǒng)中，可以在小于1min的時(shí)間里制備出厚度達(dá)30nm的氧化層，他們所使用的生長(zhǎng)系統(tǒng)在1~64s時(shí)間內(nèi)溫度范圍可子啊1000~1200℃變化，這一高溫、快速方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①可精確控制氧化硅（≤30nm）的生長(zhǎng)；②可獲得低荷電、低界面態(tài)密度氧化硅膜。

George等人使用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，在空氣和超熱水蒸氣下，通過(guò)對(duì)薄Bi膜的氧化制備了Bi2O3膜，在這一工作中，他們首次得到了單相膜α-Bi2O3、β- Bi2O3和у- Bi2O3。

圖1  在空氣和超熱水蒸氣下，薄Bi膜氧化實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

1-熱電偶；2-窄玻璃管；3-加熱線圈；4-玻璃管；

5-樣品；6-出氣口；7-蓋；8-進(jìn)氣口

二、化學(xué)氣相沉積

化學(xué)氣相沉積是制備各種各樣薄膜材料的一種重要和普遍使用的技術(shù)，利用這一技術(shù)可以在各種基片上制備元素及化合物薄膜，化學(xué)氣相沉積相對(duì)于其他薄膜沉積技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：它可以準(zhǔn)確的控制薄膜的組分及摻雜水平使其組分具有理想化學(xué)配比；可在復(fù)雜形狀的基片上沉積成膜；由于許多反應(yīng)可以在大氣壓進(jìn)行，系統(tǒng)不要昂貴的真空設(shè)備；化學(xué)氣相沉積的高沉積溫度會(huì)大幅度改善晶體的結(jié)晶完整性；可以利用某些材料在熔點(diǎn)或蒸發(fā)時(shí)分解的特點(diǎn)而得到其他方法無(wú)法得到的材料；沉積過(guò)程可以在大尺寸基片或多基片上進(jìn)行。

化學(xué)氣相沉積的明顯缺點(diǎn)是化學(xué)反應(yīng)需要高溫，反應(yīng)氣體會(huì)與基片或設(shè)備發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在化學(xué)氣相沉積中所使用的設(shè)備可能較為復(fù)雜，且有許多變量需要控制。

1. 一般的化學(xué)氣相沉積反應(yīng): 在化學(xué)氣相沉積中，氣體與氣體子啊包含基片的真空室中混合，在適當(dāng)?shù)臏囟认?，氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將反應(yīng)物沉積在基片表面最終形成固態(tài)膜。

2. 激光化學(xué)氣相沉積: 激光化學(xué)氣相沉積是通過(guò)使用激光源產(chǎn)生出來(lái)的激光束實(shí)現(xiàn)化學(xué)氣相沉積的一種方法，從本質(zhì)上講，由激光觸發(fā)的化學(xué)反應(yīng)有兩種機(jī)制：一種為光致化學(xué)反應(yīng)，另一種為熱致化學(xué)反應(yīng)。

3. 光化學(xué)氣相沉積: 光化學(xué)氣相沉積是一種非常吸引人的氣相沉積技術(shù)，它可以獲得高質(zhì)量、無(wú)損傷薄膜，這一沉積技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：沉積在低溫下進(jìn)行、沉積速率快、可生長(zhǎng)壓穩(wěn)相形成突變結(jié)。

4. 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積: 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）是用于沉積各種材料的一種通用技術(shù)，這些材料包括SiO2、Si3N4、非晶Si:H、多晶Si、SiC等介電和半導(dǎo)體膜。

三、電鍍

電鍍是電流通過(guò)導(dǎo)電液（稱為電解液）中的流動(dòng)二產(chǎn)生化學(xué)，反應(yīng)最終在陰極上（電解）沉積某一物質(zhì)的過(guò)程。用于電鍍的系統(tǒng)由浸在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐械年?yáng)極和陰極構(gòu)成，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，材料便沉積在陰極上。電鍍方法只適用于在導(dǎo)電的基片上沉積金屬和合金。薄膜材料在電解液中是以正離子的形式存在，而電解液大多是離子化合物的水溶液。在陰極放電的離子數(shù)以及沉積物的質(zhì)量遵從法拉第定律：

式中m/A代表單位而積上沉積物的質(zhì)量；j為電流密度；t為沉積時(shí)間；M為沉積物的分子量；n為價(jià)數(shù)；F為法拉第常數(shù)；a為電流效率。

四、化學(xué)鍍

不加任何電場(chǎng)、直接通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)薄膜沉積的方法叫化學(xué)鍍?；瘜W(xué)反應(yīng)可以在有催化劑存在和沒有催化劑存在時(shí)發(fā)生，使用活性劑的催化反應(yīng)也可視為化學(xué)鍍。

化學(xué)鍍是一非常簡(jiǎn)單的技術(shù)，它不需要高溫，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，利用這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積沉積也是可能的。

五、陽(yáng)極反應(yīng)沉積法

陽(yáng)極反應(yīng)沉積依賴于陽(yáng)極反應(yīng)，在陽(yáng)極反應(yīng)中，金屬在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐凶鳛殛?yáng)極，而金屬或石墨作為陰極，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，技術(shù)陽(yáng)極表面被消耗并形成氧化涂層，即，氧化物生長(zhǎng)在金屬陽(yáng)極表面。

六、LB技術(shù)

利用分子活性在氣液界面上形成凝結(jié)膜，將該膜逐次疊積在基片上形成分子層（或稱膜）的技術(shù)由Katharine Blodgtt和Irving Langmuir在1993年發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)稱為L(zhǎng)B技術(shù)。應(yīng)用這一技術(shù)可以生長(zhǎng)高質(zhì)量、有序單原子層或多原子層，其介電強(qiáng)度較高，這些LB膜可以應(yīng)用到電子儀器和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)上，LB膜研究領(lǐng)域如今已有長(zhǎng)足發(fā)展，大量材料如脂肪酸或其他長(zhǎng)鏈脂肪族材料、用很短的脂肪連替代的芳香族以及其他相似材料可以形成高質(zhì)量的LB膜。