F34薄膜的制备方法离子束溅射CV

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1、三.离子束制膜法（一）离子束辅助沉积(IBAD)———Ionbeamassistivedeposition-电子束或激光束或常规真空蒸发-在成膜的同时用离子束对正在生长的膜层进行轰击1.物理意义：真空蒸发的同时，用离子束轰击沉积到基片上的膜料。即，蒸发+离子束轰击。2.实验设备：离子能量：几十～1500ev3.优点：•膜层致密、均匀、减少缺陷•提高薄膜性能的稳定性（不易吸附气体或潮气）•附着好（界面有膜料粒子渗入）•可分别独立调节各实验参数、控制生长，以利研究各条件对膜质量的影响。4.原因：•沉积前，先离子

2、轰击基片——溅射表面吸附的污染物，表面除气及净化。•薄膜形成初期，离子轰击使部分膜料原子渗入基片表层，在界面形成中间薄层——增强附着，改善应力。•沉积过程中，离子轰击正在形成膜——改善微观结构、膜层更致密。1.何谓离子束混合？在基片表面先沉积一层（膜厚﹤1000）或几层（每层小于150）不同物质的膜。（总厚小于1000）用高能重离子轰击膜层，使膜与基片表面混合，或多层膜之间混合，形成新的表面材料层。（二）离子束混合2.对离子束的要求：•离子能量尽量高（200～300keV以上）•较高的惰性气体离子，如Ar＋

3、3.特点：•获得常规冶金方法得不到新材料。•比离子注入法更经济用离子源产生的离子束轰击靶表面，把靶表面的靶原子溅射出来沉积在衬底表面（三）离子束溅射法（一）.直流二极溅射四离子溅射镀膜法（二）射频溅射（三）磁控溅射1.结构原理图2.磁控溅射原理：把磁控原理和二极溅射法相结合，用磁场来改变电子的运动方向，并束缚和延长电子的运动轨迹，受正交电磁场作用的电子，在其能量快耗尽时才落到基片上，大大提高气体的离化率。3.为什么要加磁场？•无磁场溅射方法的缺点：-溅射效率较低，所需要的工作气压较高-溅射方法沉积薄膜的沉积

4、速率较低•磁场的存在将延长电子在等离子体中的运动轨迹,提高与气体原子碰撞使其电离的几率，显著提高溅射效率•提高沉积速率,比其它溅射方法高一个数量级.•降低气压，减少气体污染特点：离化率较高，沉积速率快；基片温升低；工作气压较低——气体对膜质量影响较小。四.CVD——化学气相沉积法——ChemicalVaporDeposition1.什么叫CVD?把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物气体（适当流量比例）输入反应室，通过加热或等离子体等方法使其分解或反应，而在基片上生长所需薄膜。2.常规CVD:没等离子增强激活

5、的CVD方法。1混气室2转子流量计3步进电机控制仪4真空压力表5不锈钢管喷杆6喷头7基板8石墨基座9石英管反应室10机械泵11WZK温控仪12电阻丝加热源13保温层陶瓷管14密封铜套常压化学相沉积(APCVD)设备的示意图（1）沉积条件•气态反应物（液态或固态使其气化）•反应生成物除所沉积物外，其余应气态，可排出反应室•沉积物的蒸气压应足够低（2）影响沉积质量的因素•沉积温度•气体比例、流量、气压•基片晶体结构、膨胀系数等(3).优点•在远低于所得材料熔点的温度下获得高熔点材料•便于制备各种单质或化合物•

6、生长速率较高•镀膜绕性好•设备简单缺点：•反应温度比PECVD高•基片温度相对较高3.PECVD(包括RFCVD、MWCVD、ECRCVD)MWCVD结构图（1）PECVD原理：利用射频、微波方法在反应室形成的离子体的高温及活性，促使反应气体受激、分解、离化,以增强反应，在基片生长薄膜。（2）PECVD优点：•可在较低温度下生长薄膜——避免高温下晶粒粗大•较低气压下制膜——提高膜厚及成分的均匀性。•薄膜针孔小，更致密，内应力较小，不易产生裂纹•附着力比普遍CVD好。缺点：•生长速率低于普通CVD•设备相对复

7、杂些（3）RFCVD、MWCVD和ECRCVD的区别:•RFCVD——f=13.6MHz•MWCVD——f=2.45GHz,频率高，气体分解和离化率更高。•ECRCVD——又加有磁场，促使电子回旋运动与微波发生共振现象，有更大的离化率。可获更好的薄膜质量和高的生长速率。4.MOCVD（1）原理：利用热分解金属有机化合物进行化学反应，气相外延生长薄膜的CVD方法。（2）适合的金属有机化合物:金属烷基化合物如：三甲基镓（CH3)3Ga，三甲基铝（CH3)3Al二乙烷基锌（C2H5)2Zn.(2).MOCVD特点

8、•沉积温度低如ZnSe（硒化锌）膜，仅为350℃；而普通CVD法850℃•低温生长——减少污染（基片、反应室等）提高膜纯度；降低膜内空位密度。（高温生长易产生空位）•可通过稀释反应气体控制沉积速率，有利于沉积不同成分的极薄膜——制备超晶格薄膜材料。主要缺点：•许多有机金属化合物蒸气有毒，易燃，需严格防护•有的气相中就反应，形成微粒再沉积到基片。一、微量天平法1.原理:高精度微量天平称基片成膜前后的重量，得出给定面