蒸發法薄膜制備ppt課件-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 到 106197。 PLA成膜過程 1. 激光表面熔蝕，使 蒸發粒子和等離子體 產生 局域等溫 膨脹發射 3. 在基板上沉積形成薄膜 (1) 激光與靶的作用過程 高強度脈沖激光照射靶材時，靶材吸收激光束能量并使束斑處的靶材溫度迅速升高至蒸發溫度以上，使靶材 氣化蒸發并電離，從而形成局域化的高濃度 蒸發粒子與等離子混合體 。 其原因有三： 第一， 由于采用閃爍蒸發，脈沖作用時間短，重復頻率低，表面熔蝕區只有 1～ 10?m， 而靶的其他部分（包括夾具、墊板等）處于絕熱狀態，不受激光加熱的影響，保證了蒸發原子與靶材的一致性。 ⑷ 由于等離子混合體具有極高的前向速度 ，真空室中殘留氣體的散射作用相對減弱 ， 因此PLA往往不要求在高真空下進行 （ 例如 ， 制備YBa2Cu3O7?高溫超導薄膜的本底真空通常為10Pa） ， 簡化了設備 ， 縮短了生產周期 。?但 不知，假設合金中各成分的飽和蒸氣壓 服從拉烏爾定律 39。 Z主要受合金 成分的影響。 二）化合物的蒸發 ? 化合物的蒸發方式有三種： ? （ 1）電阻加熱法； ? （ 2）反應蒸發法； ? （ 3）雙源或多源蒸發法 → 分子束外延。 參見 P45 表 27 三）特殊的蒸發法 （ 1）電弧蒸發法 在 高真空下 ，將鍍料做成兩個棒狀電極， 通電 使其發生電弧放電，使接觸部分達到高溫而蒸發。 （ 3） 物性膜厚 dp 通過測量一種物理性質 （ 如透射率 ， 電阻率等 ） 在薄膜中的變化 ， 與塊材相比 ， 得出的膜厚 。 特點 三）電學方法 sRtaaSlR ?????? ??（ 1）電阻法（適用于金屬膜） sRt??RS； 方阻，與正方形尺寸無關（ Ω/口） a： 薄膜電阻體寬度 四探針測方阻，電阻率 誤差 ≥177。 單色平行光照射到楔 形薄膜上，反射后， 會在固定的位置產生 干涉的最大和最小， 所以可觀察到明暗 相間的平等條紋。 3）被測薄膜與基片之間必須有 膜 基臺階 存在，才能進行測量。 常用的信號記錄方法有： 1． 差動變壓器法 ， 觸針牽動鐵芯上下移動 ，由線圈輸出差動電信號 。 用于監控沉積速率，僅適用于真空蒸發 四）光學方法 R： 反射率； α： 吸收系數 特點： （ 1） 只適用于連續的薄膜； （ 2） 可用于檢查膜厚的均勻性； （ 3） 并非所有材料的吸收都符合上式 )e x p ()1( 20 tRII ???（ 1）光吸收法 （ 2）光干涉法 單色光從薄膜上、下表面反射，當膜厚導致的光程差為 n倍 λ時，會發生干涉。 缺點：不能測量膜厚分布，只能得到平均膜厚，由于薄膜密度小于塊材，膜厚偏小。 2）是個熱平衡過程，可制備外延薄膜，但可控性、重復性差。 反應蒸發法 原理：將 活性氣體導入真空室 ， 使之與被蒸發的金屬原子 ， 低價化合物分子在基板表面反應 ， 形成所需化合物薄膜 。 常用于合金中元素的蒸發速率相差很大的場合。PA， PB為各組分單質的飽和蒸氣壓 ? 所以 ? 式中 WA、 WB為重量比 上式說明當合金成分一定時，各組元的蒸發速率與 成正比。 scmgTMPG BBB ??其中： GA、 GB為蒸發速率； 為飽和蒸氣壓 39。 用其加熱可以達到極高的溫度 ， 可蒸發任何高熔點材料 ， 并且可以獲得很高的沉積速率 ( 10～50nm/min)。 n的典型值為 5～ 10，視靶材而異。 激光器 材料 波長 脈寬 脈沖頻率 功率 連續激光器 CO2 / / 100W 脈沖 激光器 準分子激光 紅寶石 YAG Nd玻璃 XeF XeCl KrF ArF 6943197。 2） 線圈附近壓強超過 102Pa時 ， 高頻電場會使殘余氣體電離 。 3）吸收極使二次電子對基板的轟擊減少。 4） 電子束蒸發源的結構 ● 環形槍：環狀陰極發射電子，結構簡單 缺點：陰極與坩堝近，陰極材料的蒸發污染； 陰極與坩堝加有高壓，導致閃火、輝光放電， 并隨蒸氣壓力和電壓增加，導致功率、效率上不去。 ● c)不要求浸潤性，鍍料可 絲狀、塊狀 ● 蒸發加熱絲的直徑： ， 特殊 , 多股 2）蒸發舟 ● 用金屬箔制成，箔厚 ， 可蒸發 塊狀、絲狀、粉狀鍍料 ● 注意避免局部過熱， 發生飛濺 3）外熱坩堝 二、電子束蒸發源 ● 定義：將鍍料放入水冷銅坩堝中 ， 利用高能電子束轟擊鍍料 ，使其受熱蒸發 。 5）經濟耐用。 殘余氣體雜質濃度公式 討論 是否可從蒸發速率公式、氣體碰撞頻率公式，粘附系數出發，推導公式？ 蒸發速率雖然可以認為是沉積（生長）速率，但公式中各參數難以確定。 （ 1）可以采用高真空使得 ?遠大于沉積腔尺寸，蒸氣分子幾乎不發生碰撞到達基片，但是壓強越低，蒸氣分子密度越小。 dtAdNJ??單位面積 停留分子數 dtAdNdNJ??? 飛離碰撞dtAdN?碰撞碰撞頻率 dtAdN?飛離逸出幾率 ? ?m k TPPJ hv??2??當 α=1， Ph=0時，蒸發速率最大 m k TPJ vm ?2??如何獲得最大蒸發速率？ ，減少逸出； （特殊情況除外）； ，增大蒸氣壓。 特點（與 CVD相比） (1)需要使用固態的或者熔融態的物質作為沉積過程的源物質； (2)源物質經過物理過程而進入氣相； (3)需要相對較低的氣體壓力環境； a)其他氣體分子對于氣相分子的散射作用較小 b)氣相分子的運動路徑近似為一條直線； c)氣相分子在襯底上的沉積幾率接近 100％。 (4)在氣相中及在襯底表面大多不發生化