錳氧化物薄膜制備工藝及表征手段(編輯修改稿)
2025-03-18 21:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 運(yùn)動缺點新方法：激光分子束外延（二） 磁控濺射（ DC和 RF）磁控濺射包括直流磁控濺射 DC和射頻磁控濺射 RF，磁控濺射是指在二極濺射中增加一個平行于靶表面的封閉磁場，借助于靶表面上形成的正交電磁場，把二次電子束縛在靶表面特定區(qū)域來增強(qiáng)電離效率，增加離子密度和能量，從而實現(xiàn)高速率濺射的過程。 DC RF磁控濺射法 的工作原理? 磁控濺射的工作原理是指電子在 電場 E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其 電離 產(chǎn)生出 Ar 和新的電子；新電子飛向基片， Ar 在電場作用下加速飛向 陰極 靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生 濺射 。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜 磁控濺射成膜速率高，基片溫度低，膜的粘附性好，可實現(xiàn)大面積鍍膜，直流磁控濺射的特點是在陽極基片和陰極靶之間加一個直流電壓，陽離子在電場的作用下轟擊靶材，它的濺射速率一般都比較大。但是直流濺射一般只能用于金屬靶材，因為如果是絕緣體靶材，則由于陽粒子在靶表面積累，造成所謂的 “ 靶中毒 ” ，濺射率越來越低。所以對于絕緣靶材或?qū)щ娦院懿畹姆墙饘侔胁?，須用射頻濺射法（ RF）。 不過目前國內(nèi)企業(yè)很少擁有這項技術(shù)。 一般說來， PLD方法造價比較高，制備出來的薄膜面積小，而磁控濺射不光造價低廉，而且非常適合制備大面積的單相薄膜，但用來沉積復(fù)雜氧化物即包含多種陽離子組分的薄膜比較困難，因為反應(yīng)濺射過程有可能引起陶瓷靶材和薄膜之間的組成變化(三 )金屬 有機(jī)化學(xué)氣相沉積金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（ＭＯＣＶＤ）是以低溫下易揮發(fā)的金屬有機(jī)化合物為前驅(qū)體， 在預(yù)加熱的襯底表面發(fā)生分解、氧化或還原反應(yīng)而制成制品或薄膜的技術(shù)。與傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積方法相比，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（ＭＯＣＶＤ）的沉積溫度相對較低， 能沉積超薄層甚至原子層的特殊結(jié)構(gòu)表面，可在不同的基底表面沉積不同的薄膜 ，現(xiàn)已在半導(dǎo)體器件、金屬、金屬 氧化物、金屬氮化物等薄膜材料的制備與研究方面得到廣泛 的應(yīng)用。 MOCVD系統(tǒng)的組件可大致分為：反應(yīng)腔、氣體控制及混合系統(tǒng)、反應(yīng)源及廢氣處理系統(tǒng)。 MOCVD的原理金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)源物質(zhì)（金屬有機(jī)化合物前驅(qū)體）在一定溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)并隨載氣（Ｈ２、Ａｒ）進(jìn)入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，進(jìn)入反應(yīng)器的一種或多種源物質(zhì)通過氣相邊界層擴(kuò)散到基體表面，在基體表面吸附并發(fā)生一步或多步的化學(xué)反應(yīng)，外延生長成制品或薄膜，生成的氣態(tài)反應(yīng)物隨載氣排出反應(yīng)系統(tǒng) 。工作原理圖如下：在沉積錳氧化物薄膜時，為保證膜中氧含量的化學(xué)配比，可用氧氣，二氧化氮，臭氧作為反應(yīng)氣體。沉積過程中，環(huán)境氣體的壓力非常重要。在氧氣，二氧化氮?dú)夥障拢?PLD沉積錳氧化物薄膜時，為獲得最優(yōu)化特性的薄膜，氣相中的氧化和表面氧化過程都是非常重要的。而且，沉積條件如氧分壓、沉積溫度、激光功率對膜的性質(zhì)都會產(chǎn)生很大的影響。使用磁控濺射方法鍍膜時，濺射室的總氣壓一般為 10Pa，而且具有較高的氧分壓，基片一般選用具有鈣鈦結(jié)構(gòu)的氧化物。從經(jīng)濟(jì)上考慮使用價格低廉的 Si基片。錳氧化物薄膜的表征 方法167。 結(jié)構(gòu)（采用 X射線 (XRD)，中子和電子衍射）167。 電阻（采用標(biāo)準(zhǔn)四點法）167。 磁特性（超導(dǎo)量子干涉儀或振動樣品磁強(qiáng)計） 此外，還可以采用紅外、拉曼、穆斯堡爾譜等對薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵合進(jìn)行研究。X射線 (XRD)當(dāng)掠入射時， X射線被平整表面反射和透過，反射級數(shù)稍稍不同于 1： n=1δ,δ≈104 （例如對于 Ag， δ=31106 ）。 Sne
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