jc備課4pvd薄膜材料與薄膜技術(shù)-4th-資料下載頁
2025-05-01 18:31本頁面
【正文】 基片的表面清洗 。 同時蒸發(fā)原子與離化的惰性氣體及電子發(fā)生碰撞 ， 產(chǎn)生離化 ， 并在基片上形成薄膜 。 （ 1）離子鍍原理： 二極直流放電離子鍍 ? 集氣體放電、等離子體技術(shù)、真空技術(shù)于一體； ? 具有真空蒸鍍和濺射鍍膜的優(yōu)點； ? 薄膜與基片結(jié)合好、粒子繞射性好； ? 對基片有清洗作用。 （ 3）離子對基片轟擊產(chǎn)生的影響： ? 濺射清洗作用； ? 基片表面產(chǎn)生缺陷； ? 基片結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞； ? 基片表面形貌發(fā)生破壞； ? 氣體在基片表面的滲入； ? 基片表面溫度升高、產(chǎn)生表面熱； ? 基片表面化學成分的變化 （ 2）離子鍍特點： （ 5）離子轟擊對基片 膜層界面產(chǎn)生的影響： ? 在界面形成偽擴散層，由膜層和基片元素物理混合所致； ? 偏析作用加強，增強基片原子和沉積原子的互擴散； ? 表面活動受限制，形核密度增加，促進連續(xù)膜形成； ? 界面更加致密，結(jié)合更加牢固； （ 4）離子轟擊對薄膜影響： ? 消除柱狀晶； ? 增加內(nèi)應力 。 ? 金屬陰極蒸發(fā)源不用熔池 ， 方位任意 。 ? 基片和膜層界面產(chǎn)生原子擴散 ， 膜的結(jié)合強度好 。 ? 離化率高 ， 可達 60%80%， 沉積速度高 。 ? 設(shè)備較為簡單 ， 采用低電壓電源工作 ， 比較安全 。 ? 具有不同材料的多重蒸發(fā)源可以分別控制 ， 得到復雜的化合物膜 。 ?入射粒子能量高 ， 約幾十電子伏特 ， 薄膜的致密度高 ，強度和耐久性好 。 （ 2）電弧離子鍍沉積特點： 800 1000 1200 1400 1600 1800 2022Ram an sh if t , c m1Intensity, a. u.(a)G peakD peak 100 nm (a) （ 4）實例介紹： 電弧離子鍍沉積類金剛石薄膜 ? 陰極靶材 %的高純石墨 ? 靶基距 240mm ? 工作壓強 ?101 Pa ? 弧電壓 20V，弧電流 30－ 50A ? 單晶 Si（ 100）和玻璃 離子束沉積 高能離子束直接打向靶材，將靶原子濺射出來并沉積到基片上，離子束采用質(zhì)量分析方法以控制以產(chǎn)生高純沉積。 離子源：實現(xiàn)了離子源與薄膜沉積室的分離；不僅粒子束的流量、能量可以控制、氣體雜質(zhì)污染較少。 離子束沉積種類： ?直接引出式（非質(zhì)量分離方式）離子束沉積； ?質(zhì)量分離式離子束沉積； ?部分離化沉積； ?離子團束沉積； ?離子束輔助沉積 可控參數(shù)： 入射離子的種類、入射粒子的能量、離子電流的大小、入射角、離子束的束徑、沉積粒子中離子所占的百分比、基片溫度、真空度。 ?直接引出式（非質(zhì)量分離方式）離子束沉積： 沉積 DLC膜裝置。 陰極和陽極由碳構(gòu)成； 離子源用來產(chǎn)生碳離子； Ar放電產(chǎn)生等離子體； Ar離子對電極濺射產(chǎn)生碳離子； Ar離子和碳離子被引到沉積室中。 薄膜外延生長技術(shù) 在超高真空條件下精確控制原材料的中性分子束強度 ，使其在加熱的基片上進行外延生長 。 MBE系統(tǒng)具有超高真空 ， 并配有 原位監(jiān)測 和 分析系統(tǒng) ， 可以獲得高質(zhì)量的單晶薄膜 。 MBE技術(shù)主要是一種可在原子尺度上精確控制外延厚度 、 摻雜和界面平整度的超薄層制備技術(shù) 。 外延： 在一定的單晶體襯底上，沿著襯底的某個指數(shù)晶面向外延神生長一層單晶薄膜。 同質(zhì)外延： 外延膜在同一材料上生長。 異質(zhì)外延： 外延膜在不同材料上生長。 分子束外延沉積（ MBE） ? 超高真空系統(tǒng)，薄膜純度高； ?可在低溫下進行； ?可嚴格控制薄膜成分及摻雜濃度； ?原位檢測分析，可嚴格控制薄膜的生長及性質(zhì)。 ?設(shè)備昂貴、沉積速率低。 從分子束噴射出的分子達到襯底表面時 ， 由于受到表面力場的作用而被吸附在襯底表面 ， 經(jīng)過在表面的遷移 、再排列等若干動力學過程 ， 最后在適當?shù)奈恢蒙厢尫懦銎療?， 形成晶核或嫁接到晶格結(jié)點上 ， 形成外延膜 。 （ 1） MBE特點： （ 2） MBE生長原理： ? 工作室； ? 分子束噴射源； ? 超高真空系統(tǒng)（ 1011torr）； ? 基片加熱塊； ? 氣體導入管； ? 各種監(jiān)測儀器 （ 3） MBE系統(tǒng)： 其他外延技術(shù) 從液相中生長薄膜，將待鍍材料從溶液中析出并在基片上生長。 通過加熱容器壁，在接近熱平衡條件下實現(xiàn)薄膜外延生長。 （ 1）液相生長外延（ LPE）： （ 2）熱壁外延生長（ HWE）： （ 3）有機金屬化學氣相沉積（ MOCVD）： 外延生長溫度： LPE最高、 MOCVD次之、 MBE最低 生長速率： LPE最大、 MOCVD次之、 MBE最小。 薄膜純度： LPE最高、 MOCVD和 MBE次之。 （ 4）各種外延技術(shù)比較： 本章小結(jié)： ?物理氣相沉積基本過程 ?真空蒸發(fā)鍍膜 原理 、 蒸發(fā)技術(shù) 、 工藝特點 、 沉積系統(tǒng) ?脈沖激光沉積 ?濺射鍍膜 基本原理 、 濺射基本參數(shù) 、 特點 、 濺射沉積方法 、 反應濺射 、 磁控濺射 、 實例介紹 ?離子鍍和離子束沉積 ?外延生長 思考題： （ 1） 電阻加熱蒸發(fā)和電子束加熱蒸發(fā)的優(yōu)缺點 （ 2） 反應濺射過程中為什么會出現(xiàn)霸中毒現(xiàn)象 ？ 解決措施 ？ （ 3） 簡述磁控濺射鍍膜的原理和特點 （ 4） 電弧離子鍍原理 ？ 沉積過程中大顆粒時如何產(chǎn)生的 ？ 可通過什么方法改進 ？ （ 5） 與等離子增強化學氣相沉積相比 ， 真空蒸發(fā)鍍 膜 、 濺射鍍膜有何特點 ? （ ６ ） 脈沖激光沉積薄膜包括哪幾個過程 ？ （ ７ ） 濺射過程中有哪些主要特性參數(shù) ？ 各參數(shù)受哪些因素影響 ？
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