薄膜的制备工艺.ppt

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1、薄膜的制备工艺贾增民53所主要内容1.什么是薄膜1.1薄膜的几种定义1.2薄膜的分类1.3薄膜的特点2.薄膜的制备工艺2.1物理气相沉积2.2化学气相沉积2.2.1金属有机化学气相沉积2.3溶胶凝胶法2.4电沉积1.什么是薄膜①由单个的原子、离子、原子团无规则地入射到基板表面，经表面附着、迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层固态物质。VacuumSubstrateAtomThinFilm1.1薄膜的几种定义上平面：空气固体膜、液体膜下平面：固体表面、液体表面、空气②夹在两个平行平面间的薄层。③采用特定的制备方法在基板表面上生长得到的一

2、薄层固态物质。●薄膜(thinfilm)：由物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄层。<1微米●厚膜(thickfilm)：由涂覆在基板表面的悬浮液、膏状物经干燥、煅烧而形成。>10微米主要方法：丝网印刷(Print)、热喷涂(Spray)历史：陶瓷表面上釉涂层薄膜厚膜说明:溶胶－凝胶(Sol-Gel)、金属有机物热分解(MOD)、喷雾热解和喷雾水解等属于薄膜方法，但从原理上更接近厚膜方法。SAPPHIRE（蓝宝石）Al2O3Silicon-On-SapphireWafersSubstrateforIII

3、-VNitrideEpitaxy.1.2薄膜的分类光学——增透、反射、减反、光存储、红外磁学——磁记录和磁头薄膜热学——导热、隔热、耐热声学——声表面波滤波器，如ZnO、Ta2O5机械——硬质、润滑、耐蚀、应变有机、生物电学——超导、导电、半导体、电阻、绝缘、电介质功能薄膜，如光电、压电、铁电、热释电、磁敏、热敏、化学敏表面能级很大薄膜和基片的粘附性薄膜中的内应力异常结构和非理想化学计量比特性量子尺寸效应和界面隧道穿透容易实现多层膜效应1.3薄膜特点2.薄膜的制备方法气相法液相法PVDCVD常压CVD、低压CVD、金属有机物CVD、等离子体C

4、VD、光CVD、热丝CVD真空蒸发Evaperation溅射Sputtering离子镀Ionplating化学镀(CBD)、电镀(ED)、溶胶-凝胶（Sol-Gel）、金属有机物分解（MOD）、液相外延（LPE）、水热法（hydrothermalmethod）、喷雾热解(spraypyrolysis)、喷雾水解(sprayhydrolysis)、LB膜及自组装(self-assemble)真空蒸发电阻蒸发、电子束蒸发、高频感应蒸发、激光烧蚀、闪蒸、多源蒸发、反应蒸发、分子束外延溅射二级溅射、三级/四级溅射、偏压溅射、吸气溅射、反应溅射、磁控溅

5、射、射频溅射、对向靶溅射、离子束溅射、中频溅射离子镀直流二级型、三级或多阴极型、活性反应型、空心阴极型、射频离子镀、多弧离子镀、离子束辅助沉积、离化团簇镀等离子体CVD直流等离子体、射频等离子体脉冲等离子体、微波等离子体电子回旋共振等离子体一般，对于制备薄膜的要求，可以归纳如下：①膜厚均匀；②膜的成分均匀；③沉积速率高，生产能力高；④重复性好；⑤具有高的材料纯度高，保证化合物的配比；⑥具有较好的附着力（与基体），较小的内应力。2.1物理气相沉积(physicalvapordeposition）物理气相沉积(physicalvapordepos

6、ition):用热蒸发或电子束、激光束轰击靶材等方式产生气相物质，在真空中向基片表面沉积形成薄膜的过程称为物理气相沉积。真空蒸发（Vacuumevaporation）（蒸发法使物质在真空下气化后聚集在试样上）利用物质在高温下的蒸发现象，可以制备各种薄膜。溅射Sputtering包括直流溅射(DCsputtering)（一般只能用于靶材为良导体的溅射）、射频溅射(rfsputtering)、磁控溅射(magnetronsputtering)、反应溅射(reactivesputtering)和离子束溅射(ionbeamsputtering)离子镀

7、Ionplating2.2化学气相沉积(chemicalvapordeposition)化学气相沉积:一定化学配比的反应气体，在特定激活条件下(一般是利用加热、等离子体和紫外线等各种能源激活气态物质)，通过气相化学反应生成新的膜层材料沉积到基片上制取膜层的一种方法。化学气相沉积，包括低压化学气相沉积（lowpressureCVD,LPCVD）、离子增强型气相沉积（plasma-enhancedCVD,PECVD）常压化学气相沉积（atmospherepressureCVD,APCVD）、金属有机物气相沉积（MOCVD）和微波电子回旋共振化学气

8、相沉积(MicrowaveElectroncyclotronresonancechemicalvapordeposition,MW-ECR-CVD）等。只要是气相沉