薄膜制備技術(shù)—濺射法-文庫(kù)吧資料
2025-05-22 04:10本頁(yè)面
【正文】 利用化合物直接作為靶材濺射生長(zhǎng)薄膜時(shí) ， 可能薄膜與靶材的成分偏離 ， 如制備氧化物薄膜時(shí) ， 會(huì)造成氧含量偏低 ， 這時(shí)可在濺射氣體中通入適量的氧氣 。 一般認(rèn)為化合物是在薄膜淀積的同時(shí)形成的 。 五、反應(yīng)濺射裝置及特性 1889年 ， 瑞典化學(xué)家 Arrhenius在總結(jié)大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 ，提出了化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù) V與活化能 、 熱力學(xué)溫度 T之間的關(guān)系： V=Cexp(Ea/RT) 平均能量 E′=3/2kT， 所以上式可改寫(xiě)成 V=Cexp(3Ea/2NAE′) 所以 濺射的反應(yīng)速率要遠(yuǎn)大于熱蒸發(fā) 。 Ea’ ? Ea 為放熱反應(yīng)； Ea’ Ea 為吸熱反應(yīng)； 活化分子具有的最低動(dòng)能與反應(yīng)物分子平均動(dòng)能之差，為 活化能 。 利用化合物直接作為靶材濺射生長(zhǎng)薄膜時(shí) ， 可能薄膜與靶材的成分偏離 ， 如制備氧化物薄膜時(shí) ， 會(huì)造成氧含量偏低 ， 這時(shí)可在濺射氣體中通入適量的氧氣 。 一般認(rèn)為化合物是在薄膜淀積的同時(shí)形成的 。 （ 2） 在較低氣壓下 （ )濺射原子被散射的幾率 減小 ， 提高了入射到襯底上的原子的能量 ， 從 而提高薄膜的質(zhì)量 。 四、磁控濺射裝置及特性 磁控濺射比直流和射頻濺射的沉積速率高很多 。 ? 磁控濺射的優(yōu)點(diǎn) ， ：沉積速率大 ， 產(chǎn)量高；功率效率高；可進(jìn)行低能濺射；向襯底的入射能量低 ， 濺射原子的離化率高等 。 四、磁控濺射裝置及特性 ? 為了在低氣壓下進(jìn)行高速濺射 ， 必須有效地提高氣體的離化率 。 ? 高頻交流電場(chǎng)使靶交替地由離子和電子進(jìn)行轟擊 ，電子在高頻電場(chǎng)中的振蕩增加了電離幾率 ， 因而射頻濺射的濺射速率要高于陰極濺射 。 它將在表面附近排斥電子 ， 吸引正離子 ， 使離子轟擊靶 ， 產(chǎn)生濺射 。 ? 工作原理 ? 在射頻濺射系統(tǒng)中 ， 射頻電勢(shì)加在位于絕緣靶下面的金屬電極上 ， 在射頻電場(chǎng)作用下 ， 在兩電極間振蕩運(yùn)動(dòng)的電子具有足夠高的能量產(chǎn)生離化碰撞 ， 從而使放電達(dá)到自持 ，陰極濺射的二次電子不再重要 。 ? 缺點(diǎn) ：裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以獲得覆蓋面積大、密度均勻的等離子體，燈絲易消耗。 三極濺射 在低壓下，為增加離化率并保證放電自持，方法之一是提供一個(gè)額外的電子源將電子注入到放電系統(tǒng)中。 ? 四極濺射是在上述三極的基礎(chǔ)上再加上輔助電極，也稱(chēng)為穩(wěn)定電極，用以穩(wěn)定輝光放電。 二、 三極濺射和四極濺射裝置及特性 ? 在低壓下，為增加離化率并保證放電自持，方法之一是提供一個(gè)額外的電子源將電子注入到放電系統(tǒng)中，這個(gè)獨(dú)立的電子源就是熱陰極，它通過(guò)熱離子輻射形式發(fā)射電子。 一、陰極濺射裝置及特性 ? 優(yōu)點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行濺射。 濺射主要參數(shù) 一、陰極濺射裝置及特性（只適用于靶材為良導(dǎo)體的濺射） 氣體離子 靶材離子 二次電子 濺射沉積裝置及工藝 一、陰極濺射裝置及特性 ? 工作原理： 加上直流電壓后，輝光放電開(kāi)始，正離子打擊靶面，靶材表面的中性原子濺射出，這些原子沉積在襯底上形成薄膜。 p43頁(yè)圖 3－ 10 濺射主要參數(shù) 三 、 濺射速率和淀積速率 ? 靶材原子的遷移涉及到三個(gè)過(guò)程： 靶材表面的濺射 、 由靶材表面到襯底表面的擴(kuò)散 、襯底表面的沉積 。 濺射主要參數(shù) 二 、 濺射粒子的能量和速度 用 Hg離子轟擊時(shí) ， 大多數(shù)濺射原子的速度為 4 105cm/s，平均動(dòng)能約為 。 ?當(dāng)入射離子能量在 100eV以下時(shí) ， 濺射粒子是構(gòu)成化合物的原子 ， 只有當(dāng)入射離子能量在 10keV以上時(shí) ，濺射粒子中才較多地出現(xiàn)化合物分子 。 ?隨入射離子能量的增加 ， 構(gòu)成濺射粒子的原子數(shù)也逐漸增加 。 ?處于基態(tài)或不同激發(fā)態(tài) 。 ? 當(dāng)靶的溫度很高 ， 各種合金成分由于熱擴(kuò)散發(fā)生變化時(shí) ，濺射膜和靶材原來(lái)的組分就會(huì)發(fā)生變化 。 ? 自動(dòng)補(bǔ)償效應(yīng)：濺射產(chǎn)額高的物質(zhì)已經(jīng)貧化 ， 濺射速率下降 ， 而濺射產(chǎn)額低的物質(zhì)得到富集 ， 濺射速率上升 。 在 ?=90?時(shí) ， 濺射產(chǎn)額為零 。 濺射主要參數(shù) 離子入射角度對(duì)濺射 產(chǎn)額的影響 入射角是指離子入射方向與被濺射靶材表面法線之間的夾角 。 濺射主要參數(shù) 2 入射離子的種類(lèi)和被濺射物質(zhì)的種類(lèi) ?通常采用惰性氣體離子來(lái)濺射 ， 重離子的濺射產(chǎn)額比輕離子高 ， 但考慮價(jià)格因素 ， 通常使用氬氣作為濺射氣體 。 ?閾值能量與入射離子的種類(lèi)關(guān)系不大 ， 與被濺射物質(zhì)的升華熱有一定比例關(guān)系 。 ?與入射能量
黨政相關(guān)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1