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1、·综述·＊纳米薄膜脉冲激光沉积技术李美成赵连城(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001)杨建平陈学康吴敢(兰州物理研究所激光分子束外延技术实验室兰州730000)文摘简要介绍了脉冲激光薄膜沉积(PLD)技术的物理原理、独具的特点,并且介绍了在PLD基础上结合分子束外延(MBE)特点发展起来的激光分子束外延(L-MBE),以及采用L-MBE技术制备硅基纳米PtSi薄膜的结果。关键词脉冲激光沉积,纳米薄膜,激光分子束外延(L-MBE),红外探测器PulsedLaserDepositionofNanometerThinFilmsLiMeichengZhaoLiancheng(Schoo
2、lofMaterialsScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnologyHarbin150001)YangJianpingChenXuekangWuGan(LaboratoryofLaserMolecularBeamEpitaxy,LanzhouInstituteofPhysicsLanzhou730000)AbstractPulsedlaserdeposition(PLD)isanewtechniqueforthegrowthofthinfilms.Inthispaper,physicalprincipleanduniquecharacte
3、risticsofPLDareintroducedbriefly.Inaddition,Laser-MolecularBeamEpitaxy(L-MBE)combiningthecharacteristicsofPLDandMBEispresented.TestresultsofPtSinanometerthinfilmbasedonsiliconpre-paredbyL-MBEaregiven.KeywordsPulsedlaserdeposition,Nanometerthinfilm,Laser-molecularbeamepitaxy(L-MBE),Infraredde-tector
4、1引言表面效应和宏观量子隧道效应等,成为材料科学和随着现代科学和技术的发展,薄膜科学成为凝凝聚态物理领域中的研究热点。近年来,人们对纳聚态物理学和材料科学研究的一个重要领域。纳米米材料的制备、结构、性能及应用前景,进行了广泛材料是本世纪80年代中期发展的具有全新结构的而深入的研究。纳米材料已经被誉为“21世纪最具材料,由于极细的晶粒,以及大量处于晶界和晶粒内有前途的材料”。缺陷中心的原子具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、薄膜的研究依赖于薄膜的制备。高质量的薄膜收稿日期:2000-03-24;修回日期:2000-12-20＊国防科技预研跨行业综合技术项目:18.9.2李美成,1973年出生,博士
5、,主要从事纳米光电薄膜制备及其微结构和光电性能的研究工作宇航材料工艺2001年第4期—1—有利于薄膜物理的研究和薄膜器件应用的发展。长为材料的反射系数;τ为激光脉冲持续时间;I为入期以来,人们发展了多种制膜技术和方法,如真空蒸射激光束的能量密度;I0为激光束蒸发的阈值能量发沉积、磁控溅射沉积、离子束溅射沉积、金属有机密度;ρ为靶材的体密度;■H为靶材的气化潜热。物化学气相沉积(MOCVD)和分子束外延(MBE)等。(2)等离子体的定向局域等温绝热膨胀发射上述方法各具特色,在某些方面一定程度上均得到等离子体火焰形成后,其继续与激光束作用,吸了应用。尽管如此,由于其各自的局限性,仍然不能收激光束
6、的能量,产生进一步电离,使等离子体区的满足薄膜研究的发展以及多种薄膜制备的需要。大温度和压力迅速提高,使其沿靶面法线方向向外作功率纳秒级脉冲激光用于薄膜制备是近些年发展起等温(激光作用时)和绝热(激光终止后)膨胀发射,来的一项新技术,随着高功率脉冲激光技术的发展,这种高速膨胀发射过程,具有微爆炸的性质以及沿脉冲激光沉积技术的独特优点和潜力逐渐被人们认靶面法线方向发射的轴向约束性,可形成一个沿靶[1,2]识和重视,当前,脉冲激光薄膜制备技术在难熔面法线方向向外的细长的等离子体区,即所谓的等[6]材料及多组分材料(如化合物半导体、电子陶瓷、超离子体羽辉。实验结果表明,在激光能量密度在[3][1]
7、22导材料)的精密薄膜,尤其是外延单晶纳米薄膜1J/cm～100J/cm范围内时,等离子体能量分布在[4]及多层结构的制备上显示出很大前景。10eV～1000eV之间,其最大几率分布在60eV～2PLD物理原理及特点100eV,这些等离子体的能量远高于常规蒸发产物60年代初,人们就发现激光与固体作用时,在和溅射离子的能量。固体表面附近区域会产生一个由该固体成分粒子形(3)激光等离子体与片基表面的相互作用成的发
