离轴磁控溅射生长钙钛矿外延薄膜

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

离轴磁控溅射生长钙钛矿外延薄膜

离轴磁控溅射法克服了传统磁控溅射二次电子和阴离子反刻蚀的缺

点，改善外延薄膜的质量。本文从磁控溅射原理出发分析离轴磁控溅射相对于

其他外延薄膜生长方式的优势，介绍了离轴磁控溅射的发展，重点综述离轴法

制备近年来备受关注的YBa2Cu3O1-x ，PbZrxTi1-x 和BiFeO3 系钙钛矿结构外延薄膜的研究进展。

钙钛矿结构过渡金属氧化物材料具有稳定的ABO3 晶体结构，在自然界中分布十分广泛，具有优越的铁电性、铁磁性、压电性、超导性等重要性质，

长期以来是材料领域的一个重要研究方向。另一方面，一些由于离子半径失

配，化学配比偏离和晶体结构缺陷引起的偏离理想ABO3 结构的类钙钛矿材料具有一些新颖性能，为人们发展新型材料提供了重要的原型材料基础。相对于

传统的块材，薄膜钙

钛矿材料由于其丰富的纳米效应使其在力学、热学、磁学、光学、电

学、声学等方面表现出一系列特有的性质，实际上，人们已经设计和开发出了

多种不同结构和不同功能的薄膜材料，这些材料在化学分离、化学传感器、人

工器官细胞、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值。生长钙钛矿型氧化

物薄膜的方法有很多，其中外延生长法利用晶体界面上的二维结构相似性成核

的原理，在单晶片上沿着其原来的结晶轴方向再生长一层晶格完整、且具有不

同的杂质浓度和厚度的单晶层，可以充分发挥甚至超越具有相同相结构单晶材

料的各向异性。

近年来，钙钛矿型外延薄膜的制备技术和工艺有了极大的发展,典型的包

括分子束外延生长(MBE) 、金属有机物气相外延生长MOCVD 和脉冲激光沉积