1.2.3  丝网印刷法

    丝网印刷法[16-17]与流延法类似，同样是将陶瓷粉体、有机添加剂与有机溶剂混合制成高粘度浆料，与流延法不同的是丝网印刷法通过刮板把浆料通过丝网在衬底上进行涂覆。丝网印刷法要求浆料具有良好的触变性，触变性是指刮板运动时产生的切变力可使浆料的粘度降低，而当浆料沉积、切变力去除后，其粘度又可升高，阻止浆料的流动。对于丝网印刷的浆料，一般要求其在千分之一秒内粘度变化可达1000倍，并且变化可逆；此外，在烧结过程中应尽量避免有机物的剧烈挥发而形成气泡和针孔，升温速度不宜太快。丝网印刷的优是适宜大面积制膜，不仅可以在平面上成膜，还可以在曲面或不规则表面上成膜，且制膜速度快，不需多次烧结。缺点是丝网印刷法要采取其它途径来提高素坯的相对密度，目前还不能制备出致密的电解质薄膜。

1.3  PLD薄膜制备技术

1.3.1  PLD工作原理和设备要求

脉冲激光沉积法[18-19]利用激光的高能冲击，使靶表面的物质发生气化或原子化，溅射并沉积在基板上。基板通常加热到500-700℃以沉积得到高质量的结晶薄膜。采用脉冲激光沉积法沉积多组份复合物时能保证其化学计量比和膜组成的均一性。能在较低的温度下沉积复杂成分的薄膜和多层复合膜，过程易于控制，但不易沉积大面积的均匀薄膜。

目前用于沉积薄膜的脉冲激光器多为功率在几瓦或几百毫瓦，波长为紫外光波的准分子激光器。随着固体激光器技术的不断进步和调Q、锁模技术的应用，功率较低的脉冲Nd:YAG激光器也较普遍。镀膜所用的真空系统目前尚没有统一的标准，其典型原理示意图如图1.2所示。与其他的物理气相沉积(PVD)方法不同，PLD法薄膜沉积系统的能量源(激光束)与沉积室(真空设备)是两个相对独立的组成部件，这种结构适应性良好，更便于设备的维护和检修，彻底避免了溅射中的靶材中毒和蒸发中的能源污染等问题。

图1.2  脉冲激光沉积典型装置原理示意图

1.3.2  PLD的优点

与其他诸多成膜技术比较，脉冲激光镀膜技术以其显著的优势显示了它巨大的应用潜力，具体优势表现在[20]：

1.  适宜于制备多元化合物薄膜。由于瞬时蒸发，没有择优蒸发效应，以及由于瞬时爆炸式膨胀所特有的轴向约束效应，使得薄膜的成分和靶材的成分基本一致。

2.  激发粒子(主要是原子)的能量比通常蒸发法产生的粒子的能量要大的多，可达10~40eV，这使得原子沿表面的扩散迁移更剧烈。另外脉冲重复频率很低(几个赫兹)，使得原子在两次脉冲蒸发之间有足够的时间扩散到吉布斯自由能最低的位置。这些都有利于薄膜的外延生长。文献综述

3.  镀膜装置灵活性很大。可以装多个靶，易于控制，效率高，如每脉冲约可增加膜厚0.1nm，脉冲重复频率为5Hz，那么要得到300nm厚的膜，只需要10min，比溅射镀膜需时要短得多。

4.  激光束和靶材的能量祸合的很好，等离子羽辉的方向性很强，即节省了能源，又避免了别的方法造成的真空室壁升温放气的污染。同时，靶材消耗少，而且靶可做得很小，原则上只要比束斑大一点即可。

5.  可以实时原位精确地控制原子层或原胞层尺度的外延膜生长，适宜进行薄膜生长的人工设计和剪裁，从而有利于发展功能性的多层膜和超晶格结构。

目前，PLD技术主要用于实验室研究，还没有大规模的应用到工业领域。

1.3.3  国内外PLD制备薄膜现状

由于PLD技术的巨大优点，人们不断研究和探讨PLD法能够沉积的薄膜材料的种类。目前，PLD技术在薄膜材料方面的研究主要集中在以下几个方面：