脉冲激光沉积技术: 是将脉冲激光器所产生的高功率脉冲激文献综述

光束通过透镜的聚焦作用,将激光能量作用于靶体材料表面,在靶体材料表面产生高温,导致靶体材料熔蚀,并进一步产生高温高压等离子体,这种等离子体定向局域膨胀发射并在衬底上沉积而形成薄膜。这过程可分为3步。

(1)靶体表面熔蚀及等离子体产生

高强度脉冲激光击中靶体时,靶体吸收激光束的巨大能量,因此被激光照射处的靶体表面温度升高至蒸发温度以上,从而这部分靶体产生熔蚀,使靶材汽化蒸发。瞬间蒸发汽化的气化物质与激光继续作用,使绝大部分气化物质电离并形成区域化的高浓度等离子体。等离子体一旦形成,它又以新的机制吸收光能而被加热,当到达一定温度时,表现为一个具有致密核心的闪亮的等离子体火焰[15]。

(2)等离子体的定向局域等温绝热膨胀发射

靶表面等离子体火焰形成后,这些等离子体继续与激光束作用,进一步产生电离,使等离子体的温度和压力迅速升高,并在靶体表面法线方向上形成大的温度梯度和压力梯度,当激光作用时使其沿靶体表面法线方向向外作等温发射,当激光停止时,向外作绝热膨胀发射。此时,电荷云的非均匀分布也会形成相当强的加速电场。在这些极端条件下,高速膨胀过程将在数十纳秒时间瞬时发生,由于具有微爆炸性质以及沿靶体表面法线方向发射的轴向约束性,可形成一个沿靶体表面法线方向向外的细长的等离子体区,即所谓的等离子体羽辉,其空间分布形状可用高次余弦规律描述。

  (3)在衬底表面凝结成膜

    由于没有激光的作用,作绝热膨胀发射的等离子体迅速冷却,当遇到位于靶体对面的衬底后即在衬底上沉积成膜。形核过程主要取决于基体、靶体材料和气态材料3 者之间的界面能。临界形核尺寸主要取决于其驱动力。对于较大的晶核来说,它们具有一定的过饱和度,它们在薄膜表面形成孤立的岛状颗粒,这些颗粒之后慢慢膨胀并且接合在一起。当过饱和度增加时,临界晶核尺寸减小甚至接近于原子半径的尺寸,此时的薄膜的形态为二维的层状。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

2。2真空热蒸发法

    真空热蒸发是将被置于高真空环境中的固体材料加热,使之升华或蒸发并淀积在特定的衬底上,以获得薄膜的工艺方法。通过真空热蒸发工艺可以在不同的衬底上镀上不同的膜,广泛使用的导电材料、介质材料、磁性材料和半导体材料,都可以通过真空热蒸发来制备。利用真空蒸发工艺形成各种薄膜是集成电路制备的一项重要技术。

真空热蒸发的要点:

    1。真空度 在真空热蒸发工艺中,系统的真空度是直接影响成膜质量的关键所在。为了使蒸发原子或分子能稳定淀积在离开蒸发源一定距离的衬底上,本次试验真空室的真空度应在6×10-2帕量级。

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