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1、第三章第三章 薄膜制备方法概述薄膜制备方法概述薄薄膜膜生生长长方方法法是是获获得得薄薄膜膜的的关关键键。薄薄膜膜材材料料的的质质量量和和性性能能不不仅仅依依赖赖于于薄薄膜膜材材料料的的化化学学组组成成,而而且且与薄膜材料的制备技术具有一定的关系。与薄膜材料的制备技术具有一定的关系。随随着着科科学学技技术术的的发发展展和和各各学学科科之之间间的的相相互互交交叉叉,相相继继出出现现了了一一些些新新的的薄薄膜膜制制备备技技术术。这这些些薄薄膜膜制制备备方方法法的的出出现现,不不仅仅使使薄薄膜膜的的质质量量在在很很大大程程度度上上得得以以改改善善,而而且且为为发发展展一一些些新新型型的的薄薄膜膜材材料
2、料提提供供了必要的制备技术。了必要的制备技术。1852 Grove观察到辉光放电引起的金属沉积;观察到辉光放电引起的金属沉积;1857 Faraday 在惰性气体环境,蒸发沉积金属薄膜;在惰性气体环境,蒸发沉积金属薄膜;工业化光学元件(真空技术,加热元件工业化光学元件(真空技术,加热元件:Pt,W)1877 溅射法用于镜子表面镀膜,但主要以蒸发法为主溅射法用于镜子表面镀膜,但主要以蒸发法为主(高沉积率,高真空度,清洁环境,适用各种材料)(高沉积率,高真空度,清洁环境,适用各种材料)1960s,PLD,CVD,MBE,磁控溅射,磁控溅射第一节第一节 沉积技术的发展沉积技术的发展第二节第二节 薄膜
3、制备技术薄膜制备技术直流溅射 射频溅射 磁控溅射 离子束溅射 真空蒸发溅射沉积离子镀物理气相沉积(PVD)化学气相沉积(CVD)分子束外延(MBE)气气相相沉沉积积 电电 镀镀 法法 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法 电阻加热 感应加热 电子束加热 激光加热 直流二极型离子镀 射频放电离子镀 等离子体离子镀 HFCVD PECVD LECVD DC RF MW ECR 热壁 冷壁 v物理气相沉积物理气相沉积(PVD)物理气相沉积物理气相沉积:薄膜材料通过物理方法输运到基薄膜材料通过物理方法输运到基体表面的镀膜方法体表面的镀膜方法;通常是固体或熔融源;通常是固体或熔融源;在气相或衬底表面没有化学反应;在气
4、相或衬底表面没有化学反应;代表性技术:蒸发镀膜、溅射镀膜;代表性技术:蒸发镀膜、溅射镀膜;技术特点:真空度高、沉积温度低、设备相对比技术特点:真空度高、沉积温度低、设备相对比较简单。薄膜质量差,可控度小、表面容易不均较简单。薄膜质量差,可控度小、表面容易不均匀。匀。v化学气相沉积化学气相沉积(CVD)化学气相沉积化学气相沉积:沉积过程中发生化学反应,薄膜沉积过程中发生化学反应,薄膜与原料的化合状态不一样。与原料的化合状态不一样。代表性技术:低压代表性技术:低压CVD(LPCVD),常压常压CVD APCVD,等离子体增强等离子体增强CVD(PECVD);金属有机金属有机源源CVD(MOCVD)
5、技术特点:薄膜质量高,致密,可控性好,技术特点:薄膜质量高,致密,可控性好,v其它成膜技术:液相外延其它成膜技术:液相外延(LPE),电沉积,溶胶,电沉积,溶胶凝胶凝胶(sol-gel),自组装,自组装,spin-coating,化学浴沉,化学浴沉积积(CBD)等。等。v新的薄膜制备技术:新的薄膜制备技术:以以蒸蒸发发沉沉积积为为基基础础发发展展出出了了电电子子束束蒸蒸发发沉沉积积、分分子子束束外延薄膜生长外延薄膜生长(MBE)(MBE);以以载载能能束束与与固固体体相相互互作作用用为为基基础础,先先后后出出现现了了离离子子束束溅溅射射沉沉积积、脉脉冲冲激激光光溅溅射射沉沉积积(PLD)(PLD)、强强流流离离子子束束蒸蒸发发沉积、离子束辅助沉积沉积、离子束辅助沉积(IBAD)(IBAD)、低能离子束沉积;、低能离子束沉积;以以等等离离子子体体技技术术为为基基础础出出现现了了等等离离子子体体增增强强化化学学气气相相沉积沉积(PECVD)(PECVD)、磁控溅射镀膜;、磁控溅射镀膜;Nanosolar的ink print技术
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