【正文】 熱處理后，其產(chǎn)生的主要原因有： 基片材料的影響 、雜質(zhì)的影響、凝膠收縮的不均勻和熱處理過(guò)程的影響。 ② 有些鐵電薄膜工藝層次多，生成溫度高，對(duì)集成工藝兼容困難。 121 ： ① 退火過(guò)程中薄膜與襯底間存在界面反應(yīng)。適于工業(yè)化生產(chǎn)。 ③ 易于調(diào)整組分，引入多種組分制備復(fù)雜溶體薄膜。 ② 微區(qū)組分具有高度的均勻性。 步驟 10： 分析測(cè)試。在 700176。 步驟 8： 重復(fù) 7步，根據(jù)需要做多層膜（一般 10層以上）。 BaxSr1xTiO3 118 步驟 7： 預(yù)燒。 步驟 6： 甩膠。 步驟 5： 定容。 O(CH2)2O(CH2)2OCH3] 再攪拌到溶液澄清。 115 步驟 2 ：由鈦酸鍶鋇的分子式算出純 乙酸鍶 [Sr(CH3COO)2]晶體的質(zhì)量，由天平稱量出后也放入同一燒杯中。 113 特點(diǎn)： 1. 分子級(jí)的混合工藝（甩膠或提拉）； 2. 無(wú)需大型設(shè)備和復(fù)雜的真空系統(tǒng)； 影響形成 solgel的主要因素： （ 1）環(huán)境的溫度 T=35℃ 左右； （ 2）溶劑； （ 3）濃度； （ 4）催化劑 冰乙酸。 醇鹽的特點(diǎn) 易水解和聚合 的特點(diǎn)是醇鹽的本性之一。凝膠經(jīng)過(guò)干燥 、 燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料 。 ? 凝膠 （ Gel） 是具有 固體特征 的膠體體系 ， 被分散的物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)狀骨架 ， 骨架空隙中充有液體或氣體 ， 凝膠中分散相的含量很低 ， 一般在 1％ ～ 3％ 之間 。 ⑸非氧化物的 Sol— Gel制備化學(xué)。 ⑶溶膠在陳化過(guò)程中發(fā)生的物理化學(xué)變化。 108 五．問(wèn)題與發(fā)展方向 關(guān)于 Sol— Gel技術(shù)的基本理論、工藝方法和應(yīng)用尚待探索的問(wèn)題有： ⑴對(duì)硅體系以為，其它體系的詳細(xì)動(dòng)力學(xué)知識(shí)。 ②超細(xì)氧化物已被廣泛應(yīng)用在金屬、玻璃、塑料等表面作為氧化物保護(hù)膜，其抗損和抗腐蝕能力大為增強(qiáng)。 107 4. 在化學(xué)材料方面： ①超微細(xì)多孔濾膜具有耐溫。 ②已制成的 InO3— SnO2（ ITO）大面積透明導(dǎo)電膜具有很好的導(dǎo)電性能和透光性能。 106 3. 在熱學(xué)方面： ①用該法制備的 SiO2— TiO2玻璃非常均勻。 ②光導(dǎo)纖維，折射率梯度材料，波導(dǎo)光柵。 e）形狀各異的超導(dǎo)薄膜，高溫超導(dǎo)纖維等 105 2．在光學(xué)方面： Sol— Gel技術(shù)可用于制造各種光學(xué)膜。 c）半導(dǎo)體傳感器： SnO2，氣敏傳感器。熱處理后，其產(chǎn)生的主要原因有： 基片材料的影響 、雜質(zhì)的影響、凝膠收縮的不均勻和熱處理過(guò)程的影響。 ② 有些鐵電薄膜工藝層次多，生成溫度高，對(duì)集成工藝兼容困難。 103 ： ① 退火過(guò)程中薄膜與襯底間存在界面反應(yīng)。適于工業(yè)化生產(chǎn)。 ③ 易于調(diào)整組分，引入多種組分制備復(fù)雜溶體薄膜。 ② 微區(qū)組分具有高度的均勻性。 步驟 10： 分析測(cè)試。在 700176。 步驟 8： 重復(fù) 7步，根據(jù)需要做多層膜（一般 10層以上）。 99 步驟 7： 預(yù)燒。 步驟 6： 甩膠。 步驟 5： 定容。[HO(CH2)2O(CH2)2OCH3]再攪拌到溶液澄清。 97 步驟 2 ： 由鈦酸鍶鋇的分子式算出純乙酸鍶[Sr(CH3COO)2]晶體的質(zhì)量，由天平稱量出后也放入同一燒杯中。 96 特點(diǎn)： 1. 分子級(jí)的混合工藝（甩膠或提拉）； 2. 無(wú)需大型設(shè)備和復(fù)雜的真空系統(tǒng)； 3. 異形沉積。 醇鹽的特點(diǎn) 易水解和聚合的特點(diǎn)是醇鹽的本性之一。 Sol—Gel技術(shù)的研究始發(fā)于 19世紀(jì)中葉， 20世紀(jì) 30年代以后，取得了較大的發(fā)展， 80年代以后在材料科學(xué)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 92 CVD與 PVD方法比較： 項(xiàng)目 PVD CVD 物質(zhì)源 生成膜物質(zhì)的蒸氣，反應(yīng)氣體 含有生成膜元素化合物蒸氣，反應(yīng)氣體等 激活方法 消耗蒸發(fā)熱、電離等 提供激活能、高溫、化學(xué)自由能 制備溫度 250℃ ～ 2022℃ （蒸發(fā)原） 25℃ ～合適溫度（基片） 150℃ ～ 2022℃ （基片） 成膜速率 20250um/h 25～ 1500um/h 用途 裝飾、電子材料、光學(xué) 材料精制，表面保護(hù)、電子材料 可制備的薄膜材料 所有固體（ C、 Ta、 W）困難，鹵化物和熱穩(wěn)定化合物。在此處的石英管中輸入一定壓力的反應(yīng)氣體，當(dāng)微波電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)氣體擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)氣體放電擊穿，產(chǎn)生相應(yīng)的等離子體。 91 原理： 微波天線將微波能量耦合至諧振腔中之后，在諧振腔內(nèi)將形成微波電場(chǎng)的駐波，引起諧振現(xiàn)象。 使用的微波頻率： （對(duì)應(yīng)波長(zhǎng) 12cm） 特點(diǎn) ： 微波等離子體的特點(diǎn)是能量大，活性強(qiáng)。 2. 在功率較高、等離子體密度大的情況下，輝光放電會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛」夥烹姡瑩p壞放電電極。 88 2. 射頻電容或電感耦合 PECVD 電容耦合 和 電感耦合 用于制備絕緣介質(zhì)薄膜。 特點(diǎn)： 直流等離子體比較簡(jiǎn)單，工件處于陰極電位，受其形狀、大小的影響，使電場(chǎng)分布不均勻，在陰極附近壓降最大，電場(chǎng)強(qiáng)度最高，正因?yàn)橛羞@一特點(diǎn)，所以化學(xué)反應(yīng)也集中在陰極工件表面，加強(qiáng)了沉積效率，避免了反應(yīng)物質(zhì)在器壁上的消耗。 7) 到達(dá)襯底表面的各種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生各種沉積反應(yīng)并釋放出反應(yīng)產(chǎn)物。 5) 氣體分子也可能沒有經(jīng)過(guò)上述活化過(guò)程而直接擴(kuò)散到襯底附近。 3) 活性基團(tuán)也可以與其他氣體分子或活性基團(tuán)發(fā)生相互作用，進(jìn)而形成沉積所需要的化學(xué)基團(tuán)。 PECVD技術(shù)的兩個(gè)特點(diǎn) ： 等離子體中電子與氣體分子碰撞促進(jìn)氣體分子的分解、化合和 激化等過(guò)程的進(jìn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的 85 PECVD過(guò)程發(fā)生的微觀過(guò)程： 1) 氣體分子與等離子體中的電子碰撞，產(chǎn)生活性基團(tuán)和離子。 2) 利用輝光放電等離子體來(lái) 促進(jìn) 反應(yīng)活性基因的生成。 PECVD工作參數(shù)： 工作氣壓大約為 5500Pa，電子和離子的密度可達(dá)1091020個(gè) /cm3，電子的能量高達(dá) 110eV。 82 五、等離子輔助 CVD裝置 （ plasma enhanced chemical vapor deposition ） PECVD： 在低壓化學(xué)氣相沉積過(guò)程進(jìn)行的同時(shí)，利用輝光放電等離子體對(duì)沉積過(guò)程施加影響的技術(shù)。 80 氧化鋅 ( ZnO) 是一種直接帶隙寬禁帶 ( Eg = eV) n 型半導(dǎo)體材料 ,室溫下具有較大的激子束縛能 (60 meV) ,保證其室溫紫外激光發(fā)射 ,且具有巨大應(yīng)用潛力 ,如紫外發(fā)射器件、紫外激光器件等 . ZnO 薄膜在中等光強(qiáng)抽運(yùn)下實(shí)現(xiàn)由激子 激子散射引起的紫外受激發(fā)射 ,引起極大關(guān)注 . 這些結(jié)果表明 ,在紫外光電子器件應(yīng)用中 ,ZnO 材料是最合適的后選材料之一 . 81 MOCVD法優(yōu)點(diǎn)： 沉積過(guò)程對(duì)溫度變化的敏感性低，重復(fù)性好。 79 MOCVD應(yīng)用情況： 1. 目前在光電方面應(yīng)用得最成熟得是 GaN LED了，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少單位從事這方面得開發(fā)，比如北京大學(xué)、物理所、半導(dǎo)體所、南昌大學(xué)、中山大學(xué)、華南師范大學(xué)、山東大學(xué)、廈門大學(xué)、深圳大學(xué)等都做得還不錯(cuò)，南昌大學(xué)、廈門大學(xué)、物理所和半導(dǎo)體所都已經(jīng)轉(zhuǎn)產(chǎn)業(yè)化了。 MOCVD設(shè)備還是有很多優(yōu)勢(shì)的，一是 控制極為精密，能生產(chǎn)出高質(zhì)量的材料； 二是 便于規(guī)?；a(chǎn)，只要材料研發(fā)成功極易轉(zhuǎn)產(chǎn)業(yè)化。 76 應(yīng)用領(lǐng)域： 主要應(yīng)用于化合物半導(dǎo)體材料的研究和生產(chǎn)，是當(dāng)今世界上生產(chǎn)半導(dǎo)體光電器件和微波器件材料的主要手段，如激光器、發(fā)光二極管、高效太陽(yáng)能電池、光電陰極的制備，是光電子等產(chǎn)業(yè)不可缺少的設(shè)備。 c） 為了適應(yīng)氣相生長(zhǎng) ， 在室溫左右應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼魵鈮?（ ≥1Torr） 。 75 作為有機(jī)化合物原料必須滿足的條件： a） 在常溫左右較穩(wěn)定 ， 且容易處理 。 74 四. 金屬有機(jī)化合物 CVD裝置 （ Metal anic chemical vapor deposition ） MOCVD： 它是利用有機(jī)金屬如三甲基鎵、三甲基鋁等與特殊氣體如砷化氫、磷化氫等，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物沉積在襯底上， 而得到薄膜材料的生產(chǎn)技術(shù)。 熱解 光活化 激光對(duì)襯底的作用機(jī)理 73 激光輔助 CVD應(yīng)用領(lǐng)域 ： 1. 金屬薄膜：利用某些金屬化合物分子在光作用下的分解傾向。 2. 可有效地降低襯底的溫度。 2. 光作用：高能量的光子可以直接促進(jìn)反應(yīng)物氣體分子分解為活性化學(xué)基團(tuán)。 71 三 . 激光輔助 CVD裝置 激光輔助 CVD： 采用激光作為輔助的激發(fā)手段，促進(jìn)或控制 CVD 過(guò)程進(jìn)行的一種薄膜沉積技術(shù)。 69 與常壓 CVD相比，低壓 CVD 特點(diǎn)： 1. 反應(yīng)氣體的擴(kuò)散系數(shù) D提高了約 3個(gè)數(shù)量級(jí) 2. 氣體的流速 V0提高了 12個(gè)數(shù)量級(jí)。在低壓 CVD裝置中，為了部分抵消壓力降低的影響。 68 二. 低壓 CVD裝置 （ LPCVD ） 低壓 CVD裝置： 在顯著低于 CVD裝置，一般 P在 100Pa左右。 加熱石墨腔內(nèi)的加熱極限溫度 ≥1800℃ 。 67 超高溫 CVD主要用途： 用于超高溫 CVD方法外延生長(zhǎng)碳化硅等（氮化鎵、氧化鋅）薄膜。 常用的加熱方法： 電阻加熱、射頻感應(yīng)加熱、紅外燈加熱法和激光加熱法 66 高溫和低溫 CVD各自應(yīng)用領(lǐng)域： 高溫 CVD： 強(qiáng)調(diào)薄膜晶體的質(zhì)量， 主要用于制備 半導(dǎo)體 外延膜，以確保薄膜材料的生長(zhǎng)質(zhì)量；金屬部件耐磨涂層的制備； 低溫 CVD： 強(qiáng)調(diào)材料的低溫制備條件， 應(yīng)用于各類 絕緣介質(zhì)膜 的制備。（例如 H2還原 SiCl4沉積 Si） 高溫 CVD采用一定傾斜角度的樣品放置方法：為了強(qiáng)制加快氣體的流速，部分抵消反應(yīng)氣體通過(guò)