蒸發(fā)法薄膜制備ppt課件-wenkub.com
2025-01-12 09:29 本頁(yè)面
【正文】 3）被測(cè)薄膜與基片之間必須有 膜 基臺(tái)階 存在，才能進(jìn)行測(cè)量。 常用的信號(hào)記錄方法有： 1． 差動(dòng)變壓器法 ， 觸針牽動(dòng)鐵芯上下移動(dòng) ，由線圈輸出差動(dòng)電信號(hào) 。 單色平行光照射到楔 形薄膜上，反射后， 會(huì)在固定的位置產(chǎn)生 干涉的最大和最小， 所以可觀察到明暗 相間的平等條紋。 用于監(jiān)控沉積速率，僅適用于真空蒸發(fā) 四）光學(xué)方法 R： 反射率； α： 吸收系數(shù) 特點(diǎn)： （ 1） 只適用于連續(xù)的薄膜； （ 2） 可用于檢查膜厚的均勻性； （ 3） 并非所有材料的吸收都符合上式 )e x p ()1( 20 tRII ???（ 1）光吸收法 （ 2）光干涉法 單色光從薄膜上、下表面反射，當(dāng)膜厚導(dǎo)致的光程差為 n倍 λ時(shí)，會(huì)發(fā)生干涉。 特點(diǎn) 三）電學(xué)方法 sRtaaSlR ?????? ??（ 1）電阻法（適用于金屬膜） sRt??RS； 方阻，與正方形尺寸無(wú)關(guān)（ Ω/口） a： 薄膜電阻體寬度 四探針測(cè)方阻，電阻率 誤差 ≥177。 缺點(diǎn)：不能測(cè)量膜厚分布，只能得到平均膜厚，由于薄膜密度小于塊材，膜厚偏小。 （ 3） 物性膜厚 dp 通過測(cè)量一種物理性質(zhì) （ 如透射率 ， 電阻率等 ） 在薄膜中的變化 ， 與塊材相比 ， 得出的膜厚 。 2）是個(gè)熱平衡過程，可制備外延薄膜，但可控性、重復(fù)性差。 參見 P45 表 27 三）特殊的蒸發(fā)法 （ 1）電弧蒸發(fā)法 在 高真空下 ，將鍍料做成兩個(gè)棒狀電極， 通電 使其發(fā)生電弧放電，使接觸部分達(dá)到高溫而蒸發(fā)。 反應(yīng)蒸發(fā)法 原理：將 活性氣體導(dǎo)入真空室 ， 使之與被蒸發(fā)的金屬原子 ， 低價(jià)化合物分子在基板表面反應(yīng) ， 形成所需化合物薄膜 。 二）化合物的蒸發(fā) ? 化合物的蒸發(fā)方式有三種： ? （ 1）電阻加熱法； ? （ 2）反應(yīng)蒸發(fā)法； ? （ 3）雙源或多源蒸發(fā)法 → 分子束外延。 常用于合金中元素的蒸發(fā)速率相差很大的場(chǎng)合。 Z主要受合金 成分的影響。PA， PB為各組分單質(zhì)的飽和蒸氣壓 ? 所以 ? 式中 WA、 WB為重量比 上式說明當(dāng)合金成分一定時(shí)，各組元的蒸發(fā)速率與 成正比。?但 不知，假設(shè)合金中各成分的飽和蒸氣壓 服從拉烏爾定律 39。 scmgTMPG BBB ??其中： GA、 GB為蒸發(fā)速率； 為飽和蒸氣壓 39。 ⑷ 由于等離子混合體具有極高的前向速度 ，真空室中殘留氣體的散射作用相對(duì)減弱 ， 因此PLA往往不要求在高真空下進(jìn)行 （ 例如 ， 制備YBa2Cu3O7?高溫超導(dǎo)薄膜的本底真空通常為10Pa） ， 簡(jiǎn)化了設(shè)備 ， 縮短了生產(chǎn)周期 。 用其加熱可以達(dá)到極高的溫度 ， 可蒸發(fā)任何高熔點(diǎn)材料 ， 并且可以獲得很高的沉積速率 ( 10～50nm/min)。 其原因有三： 第一， 由于采用閃爍蒸發(fā)，脈沖作用時(shí)間短，重復(fù)頻率低，表面熔蝕區(qū)只有 1～ 10?m， 而靶的其他部分（包括夾具、墊板等）處于絕熱狀態(tài)，不受激光加熱的影響，保證了蒸發(fā)原子與靶材的一致性。 n的典型值為 5～ 10，視靶材而異。 PLA成膜過程 1. 激光表面熔蝕，使 蒸發(fā)粒子和等離子體 產(chǎn)生 局域等溫 膨脹發(fā)射 3. 在基板上沉積形成薄膜 (1) 激光與靶的作用過程 高強(qiáng)度脈沖激光照射靶材時(shí)，靶材吸收激光束能量并使束斑處的靶材溫度迅速升高至蒸發(fā)溫度以上，使靶材 氣化蒸發(fā)并電離，從而形成局域化的高濃度 蒸發(fā)粒子與等離子混合體 。 激光器 材料 波長(zhǎng) 脈寬 脈沖頻率 功率 連續(xù)激光器 CO2 / / 100W 脈沖 激光器 準(zhǔn)分子激光 紅寶石 YAG Nd玻璃 XeF XeCl KrF ArF 6943197。 3） 蒸發(fā)速率可極高 （ 如 Si可得到 106197。 2） 線圈附近壓強(qiáng)超過 102Pa時(shí) ， 高頻電場(chǎng)會(huì)使殘余氣體電離 。 二 ） 特點(diǎn)： 1） 蒸發(fā)速率大 ， 可比電阻蒸發(fā)源大 10倍左右 。 3）吸收極使二次電子對(duì)基板的轟擊減少。 e型槍 e型槍優(yōu)點(diǎn) 1）電子束偏轉(zhuǎn) 180 176。 4） 電子束蒸發(fā)源的結(jié)構(gòu) ● 環(huán)形槍：環(huán)狀陰極發(fā)射電子，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：陰極與坩堝近，陰極材料的蒸發(fā)污染； 陰極與坩堝加有高壓，導(dǎo)致閃火、輝光放電， 并隨蒸氣壓力和電壓增加，導(dǎo)致功率、效率上不去。 二 、 缺點(diǎn)： 1） 電子槍發(fā)出的一次電子和蒸發(fā)材料發(fā)出的二 次電子會(huì)使蒸發(fā)原子和殘留氣體電離 ， 影響 膜層質(zhì)量 。 ● c)不要求浸潤(rùn)性，鍍料可 絲狀、塊狀 ● 蒸發(fā)加熱絲的直徑： ， 特殊 , 多股 2）蒸發(fā)舟 ● 用金屬箔制成，箔厚 ， 可蒸發(fā) 塊狀、絲狀、粉狀鍍料 ● 注意避免局部過熱， 發(fā)生飛濺 3）外熱坩堝 二、電子束蒸發(fā)源 ● 定義：將鍍料放入水冷銅坩堝中 ， 利用高能電子束轟擊鍍料 ，使其受熱蒸發(fā) 。浸潤(rùn)時(shí)，為面蒸發(fā)源，蒸發(fā)狀態(tài)穩(wěn)定。 5）經(jīng)濟(jì)耐用。 ? ? 23224 xhmht????x=0 24 hmt???h (2)小平面蒸發(fā)源 蒸發(fā)源、基板放在 同一球面上， 可得到均勻薄膜。 殘余氣體雜質(zhì)濃度公式 討論 是否可從蒸發(fā)速率公式、氣體碰撞頻率公式，粘附系數(shù)出發(fā)，推導(dǎo)公式？ 蒸發(fā)速率雖然可以認(rèn)為是沉積（生長(zhǎng)）速率，但公式中各參數(shù)難以確定。 ? 當(dāng) P≤104Pa時(shí) ， 主要為真空室吸氣 。 （ 1）可以采用高真空使得 ?遠(yuǎn)大于沉積腔尺寸，蒸氣分子幾乎不發(fā)生碰撞到達(dá)基片，但是壓強(qiáng)越低，蒸氣分子密度越小。 TdTVSGdG ??vPkTmG ???2TBAPv ??lg?????? ?? TBAv ePTdTTBGdG ????
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