薄膜制備技術(shù)—濺射法-資料下載頁
2025-05-14 04:10本頁面
【正文】 屬 、 塑料制品上沉積一層耐久的裝飾膜；半導(dǎo)體薄膜等 。 離子成膜技術(shù) 2. 離子束成膜 ?真空蒸發(fā) 、 濺射及離子鍍技術(shù)的共同缺點(diǎn)是不能確定到達(dá)基片的粒子流 ， 也不能完全控制入射粒子的數(shù)目 、 入射角及粒子能量等參數(shù) 。 ?如果采用高真空或超高真空中的固定離子束流來沉積薄膜 ， 則可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo) 。 ?這種方法稱為離子束成膜技術(shù) 。 離子成膜技術(shù) －－ 離子束成膜 （ 1）離子束濺射沉積 又稱為二次離子束沉積 ， 由惰性氣體產(chǎn)生的高能離子束轟擊靶材進(jìn)行濺射 ， 沉積到襯底上成膜 。 在離子束濺射沉積中 ， 用離子源發(fā)出離子 ，經(jīng)引出 、 加速 、 取焦 ， 使其成為束狀 ， 用此離子束轟擊置于高真空室中的靶 ， 將濺射出的原子進(jìn)行鍍膜 。 在沉積室中引入反應(yīng)氣體 ， 還可以進(jìn)行反應(yīng)離子束磁控濺射 ， 形成化合物薄膜 。 離子成膜技術(shù) 2. 離子束成膜 在離子束濺射沉積中 ，由離子源產(chǎn)生的離子束通過引出電極引入真空室 ， 打到靶材上濺射 ，實(shí)現(xiàn)薄膜沉積 。 離子成膜技術(shù) 離子束成膜 （ 1）離子束濺射沉積 （ 1）離子束濺射沉積 優(yōu)點(diǎn)： ?用平行離子束濺射靶材 ， 離子束的入射角和束流以及離子 能量易于控制 ， 可以做到離子束的精確聚焦和掃描； ?沉積室中的工作壓強(qiáng)低 ， 可將氣相散射對沉積的影響減到 最小 ， 同時又可減小氣體對薄膜的污染； ?襯底相對于離子源和靶材是獨(dú)立的 ， 溫度和電壓可單獨(dú)控 制 ， 與靶材和高頻電路無關(guān) ， 可避免受高能電子的轟擊； ?離子束獨(dú)立控制 ， 可得到性能很好的薄膜 ， 為濺射過程及 薄膜生長過程的研究提供了強(qiáng)有力的手段 。 離子成膜技術(shù) 離子成膜技術(shù) 濺射沉積 離子成膜技術(shù) 濺射沉積 （ 2）離子束沉積（ IBD） 又稱為一次離子束沉積，由固態(tài)物質(zhì)的離子束直接打在襯底上沉積而形成薄膜。 一般而言，當(dāng)固態(tài)物質(zhì)離子照射固體表面時，依入射離子能量 E的大小不同，會引起三種現(xiàn)象： 沉積現(xiàn)象 （ E≤300eV） ； 濺射現(xiàn)象 （ 300eV ≤ E ≤ 900eV）； 離子注入現(xiàn)象 （ E≥900eV）。 三種現(xiàn)象不能截然分開，通常是同時存在的。 離子成膜技術(shù) －－ 離子束沉積 （ 2）離子束沉積（ IBD） ?離子能量一般為 100eV，保證以薄膜的沉積過程為主，降低 薄膜的再濺射過程。 ?IBD所使用的離子束是固態(tài)物質(zhì)的離子，通常為金屬。當(dāng)沉積室中通入反應(yīng)氣體時，便可用于制備化合物薄膜。 ?產(chǎn)生固態(tài)物質(zhì)的離子源通常用熱陰極和融化的金屬之間進(jìn)行低壓弧光放電來產(chǎn)生，用惰性氣體或自持放電來維持。 ?從離子源出來的離子束通常不是單一離子，為制取高純度的薄膜，需要進(jìn)行質(zhì)量選擇。 離子成膜技術(shù) －－ 離子束沉積 離子成膜技術(shù) －－ 離子束沉積 （ 3） 簇團(tuán)離子束沉積（ IBD） ? 被蒸發(fā)的物質(zhì)置于坩堝中 ， 蒸發(fā)后由噴嘴向高真空沉積室噴射 ，利用過冷現(xiàn)象 ， 形成 簇團(tuán) 。 經(jīng)電子照射使其 離化 ， 每個簇團(tuán)中只要有一個原子被電離 ， 則這個簇團(tuán)就是帶電的 ， 在 負(fù)電壓 作用下 ，被 加速沉積 到襯底上形成薄膜 。 ? 沒有被離化的中性原子集團(tuán)也會參與薄膜的沉積過程 ， 其動能與由噴嘴射出時的速度相對應(yīng) 。 離子成膜技術(shù) －－ 離子束沉積 （ 4） 離子注入成膜 ? 將高能離子注入襯底成膜 。 ? 離子束的能量一般為 20400KeV， 當(dāng)注入的離子濃度非常大 時 ， 有過剩的原子析出來 ， 注入離子和襯底物質(zhì)元素發(fā)生化學(xué) 反應(yīng) ， 形成化合物或合金薄膜 。 ?對 Zn、 Mg等金屬片注入大量的氧離子 ， 可在金屬表面形成 ZnO、 MgO等半導(dǎo)體薄膜 。 ?可在低溫下進(jìn)行 ， 薄膜質(zhì)量好 ， 可控制入射離子的能量大小 、 束流強(qiáng)度和時間等 。 離子成膜技術(shù) －－ 離子束沉積 1. 濺射生長過程 (P57) 2. 濺射生長 ZnO薄膜的性能 (P59) 濺射技術(shù)的應(yīng)用 第三章 作業(yè) 1. 解釋濺射的物理過程。 2. 簡述輝光放電的產(chǎn)生過程。 2. 描述濺射產(chǎn)額及主要影響因素。 3. 分析濺射沉積的特點(diǎn)。 4. 描述陰極濺射鍍膜的過程。 5. 描述磁控濺射的基本原理，討論磁控濺射系統(tǒng)是怎樣提高沉積速率的？ 6. 什么是反應(yīng)濺射？分析靶中毒的原因。 7. 什么是離子鍍？分析離子鍍的特點(diǎn)。 8. 什么是離子束濺射鍍膜？與普通濺射相比，離子束濺射沉積的優(yōu)點(diǎn)。
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