第3章-薄膜制备技术ppt课件.ppt

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1、第三章薄膜制备技术气相法液相法化学溶液镀膜法：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)物理气相沉积（PVD）化学气相沉积（CVD）常压CVD、低压CVD、金属有机物CVD、等离子体CVD、光CVD、热丝CVD真空蒸发Evaperation溅射Sputtering离子镀Ionplating3.0薄膜制备方法的分类薄

2、膜制备的物理方法薄膜制备的化学方法3.1.1物理气相沉积(physicalvapordeposition)利用热蒸发源材料或电子束、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。主要方法有：1、真空蒸发（Vacuumevaporation）真空蒸发镀膜，这是制备薄膜最一般的方法。这种方法是把装有基片的真空室抽成真空，使气体压强达到10-2Pa以下，然后加热镀料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜。利用物质在高温下的蒸发现象，可以制备各种薄膜。真空蒸发法所采用的设备根据其使用

3、目的，可能有很大差别，从最简单的电阻加热蒸镀装置到极为复杂的分子束外延设备，都属于真空蒸发沉积装置的范畴。按照使物质气化的加热方法不同可有各种各样的技术，包括电阻式蒸发（resistanceevaporation）、电子束蒸发(electronbeamevaporation)和分子束外延（MolecularBeamEpitaxy，MBE）；真空蒸发电阻蒸发、电子束蒸发、高频感应蒸发(Highfrequencyinductionevaporation)、激光烧蚀/闪蒸、多源蒸发、反应蒸发、分子束外延分子束外延是在超高真空条件下精确控制源材料的中性分子束强度

4、，并使其在加热的基片上进行外延生长的一种技术。从本质上讲，分子束外延也属于真空蒸发方法，但与传统真空蒸发不同的是，分子束外延系统具有超高真空，并配有原位监测和分析系统，能够获得高质量的单晶薄膜。2、溅射法荷能粒子轰击固体材料靶，使固体原子从表面射出，这些原子具有一定的动能和方向性。在原子射出的方向上放上基片，就可在基片上形成一层薄膜，这种制备薄膜的方法叫做溅射法。溅射法属于物理气相沉积(PVD)，射出的粒子大多处于原子状态，轰击靶材料的荷能粒子一般是电子、离子和中性粒子。溅射法是近几年发展相当快的一种镀膜方法。包括直流溅射(DCsputtering)（一

5、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)；根据使用目的，不同溅射方法内又可以有一些具体的差异。例如，在各种溅射方法中可以结合不同的施加偏压的方法。另外，还可以将上述各种方法结合起来构成某种新的方法，比如，将射频技术与反应溅射相结合，就构成了射频反应溅射的方法。溅射二级溅射、三级/四级溅射、偏压溅射、反应溅射、磁控溅射、射频溅射、对向靶溅射、离子束溅射、中频溅射3、脉冲激光溅射沉

6、积膜(pulsedlaserablation/pulsedlaserdeposition)（PLD）使用高功率的激光束作为能源进行蒸发沉积的方法被称为激光蒸发沉积。这种方法具有加热温度高，可避免坩埚污染，材料的蒸发速率高，蒸发过程容易控制等特点。在实际应用中，多使用波长位于紫外波段的脉冲激光器作为蒸发的光源，如波长为248nm、脉冲宽度为20ns的KrF准分子激光等。物理气相沉积（PVD）薄膜的优缺点主要优点：①由于在真空中进行，能保证薄膜高纯、清洁和干燥；②能与半导体集成电路工艺兼容。主要缺点：①低的沉积速率；②对多组元化合物，由于各组元蒸发速率不同，

7、其薄膜难以保证正确的化学计量比和单一结晶结构；③溅射方法由于高能离子轰击，易使薄膜受伤；④高成本设备购置与维修。3.1.2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。Chemicalvapordeposition(CVD)isachemicalprocessoftenusedinthesemiconductorindustryforthedepositionof

8、thinfilmsofvariousmaterials.化学气相反应按激发源的不