薄膜的制备工艺 PPT

1.3薄膜特点
• 表面能级很大 • 薄膜和基片的粘附性 • 薄膜中的内应力 • 异常结构和非理想化学计量比特性 • 量子尺寸效应和界面隧道穿透 • 容易实现多层膜效应
2.薄膜的制备方法
真空蒸发 Evaperation
PVD
气 相 法
CVD
溅射 Sputtering 离子镀 Ion plating
生长上。
MOCVD法原理 MOCVD方法是利用运载气携带金属有机物的蒸气进入反应室，受 热分解后沉积到加热的衬底上形成薄膜。它是制备铁电薄膜的一 种湿法工艺。 气源通常为金属的烷基或芳烃基衍生物、醇盐和芳基化合物。
有机金属化学气相沉积
MOCVD系统的组件可大致分为：反应腔、气体控制及混合系统、 反应源及废气处理系统。
Vacuum Thin Film
Atom Substrate
②夹在两个平行平面间的薄层。
上平面：空气
固体膜、液体膜
下平面：固体表面、液体表面、空气
• ③ 采用特定的制备方法在基板表面上生长得到的 一薄层固态物质 。
●薄膜(thin film)：由物理气相沉积(PVD)、化学气 相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄 层。<1微米
离子镀
直流二级型、三级或多阴极型、活性反应型、空心阴 极型、射频离子镀、多弧离子镀、离子束辅助沉积、 离化团簇镀
等离子体CVD
直流等离子体、射频等离子体 脉冲等离子体、微波等离子体 电子回旋共振等离子体
一般，对于制备薄膜的要求，可以归纳如下： ①膜厚均匀； ②膜的成分均匀； ③沉积速率高，生产能力高； ④重复性好； ⑤具有高的材料纯度高，保证化合物的配比； ⑥具有较好的附着力（与基体），较小的内
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
SAPPHIRE （蓝宝石）
Al2O3
Silicon-On-Sapphire Wafers
1.2薄膜的分类
电学——超导、导电、半导体、电阻、绝缘、电介质 功能薄膜，如光电、压电、铁电、热释电、 磁敏、热敏、化学敏
光学——增透、反射、减反、光存储、红外 磁学——磁记录和磁头薄膜 声学——声表面波滤波器，如ZnO、Ta2O5 热学——导热、隔热、耐热 机械——硬质、润滑、耐蚀、应变 有机、生物
MOCVD法的特点
此法的主要优点是：
1)较低的衬底温度； 2)较高的生长速率； 3)精确的组分控制； 4)易获得大面积均匀薄膜； 5)可在非平面底上生长、可直接制备图案器件、
易于规模化和商业化。
常压CVD、低压CVD、 金属有机物CVD、 等离子体CVD、
光CVD、热丝CVD
化学镀(CBD)、电镀(ED)、溶胶-凝胶（Sol-
液 Gel）、金属有机物分解（MOD）、液相外 相 延（LPE）、水热法（hydrothermal 法 method）、喷雾热解(spray pyrolysis)、喷
●厚膜(thick film)：由涂覆在基板表面的悬浮液、 膏状物经干燥、煅烧而形成。>10微米 主要方法：丝网印刷(Print)、热喷涂(Spray) 历史：陶瓷表面上釉
薄膜
厚膜
涂层
说明: 溶胶－凝胶(Sol-Gel)、金属有机物热分解 (MOD)、喷雾热解和喷雾水解等属于薄膜方法， 但从原理上更接近厚膜方法。
2.2化学气相沉积 (chemical vapor deposition )
化学气相沉积:一定化学配比的反应气体， 在特定激活条件下(一般是利用加热、等离 子体和紫外线等各种能源激活气态物质)， 通过气相化学反应生成新的膜层材料沉积 到基片上制取膜层的一种方法。
• 化学气相沉积，包括低压化学气相沉积（low pressure CVD,LPCVD）、离子增强型气相沉积 （plasma-enhanced CVD,PECVD）常压化学气相 沉积（atmosphere pressure CVD,APCVD）、金属 有机物气相沉积（MOCVD）和微波电子回旋共 振化学气相沉积(Microwave Electron cyclotron
resonance chemical vapor deposition, MW-ECRCVD）等。
• 只要是气相沉积，其基本过程都包括三个步骤；
提供气相镀料；镀料向所镀制的工件（或基片） 输送；镀料沉积在基片上构成膜层。
2.2.1金属有机化学气相沉积MOCVD
• 又称金属有机气相外延（Metal organic vapor phase e百度文库itaxy, MOVPE ），它是利用有机金属热分解进 行气相外延生长的先进技术，目前主要用于化合 物半导体（III－V簇、II－VI簇化合物）薄膜气相
应力。
2.1物理气相沉积(physical vapor deposition ）
真空蒸发（Vacuum evaporation） （蒸发法使物质在真空 下气化后聚集在试样上） 利用物质在高温下的蒸发现象，可以制备各种薄膜。 溅射 Sputtering包括直流溅射(DC sputtering)（一般只能用 于靶材为良导体的溅射）、射频溅射(rf sputtering)、磁控 溅射(magnetron sputtering)、反应溅射(reactive sputtering) 和离子束溅射(ion beam sputtering) 离子镀 Ion plating
薄膜的制备工艺
主要内容
1.什么是薄膜
1.1薄膜的几种定义 1.2 薄膜的分类 1.3 薄膜的特点
2.薄膜的制备工艺
2.1物理气相沉积 2.2化学气相沉积
2.2.1金属有机化学气相沉积
2.3溶胶凝胶法 2.4电沉积
1.什么是薄膜
1.1薄膜的几种定义
① 由单个的 原子、离子、原 子团无规则地入 射到基板表面， 经表面附着、迁 徙、凝结、成核、 核生长等过程而 形成的一薄层固 态物质。
雾水解(spray hydrolysis)、LB膜及自组装
(self-assemble)
真空蒸发
电阻蒸发、电子束蒸发、高频感应蒸发、 激光烧蚀、闪蒸、多源蒸发、反应蒸发、 分子束外延
溅射
二级溅射、三级/四级溅射、偏压溅射、吸气溅射、反 应溅射、磁控溅射、射频溅射、对向靶溅射、离子束 溅射、中频溅射