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1、2.实验设备：离子(lz)能量：几十1500ev第1页/共29页第一页，共30页。3.优点：膜层致密、均匀、减少缺陷提高薄膜性能的稳定性（不易(by)吸附气体或潮气）附着好（界面有膜料粒子渗入）可分别独立调节各实验参数、控制生长，以利研究各条件对膜质量的影响。第2页/共29页第二页，共30页。4.原因：沉积前，先离子轰击基片溅射表面吸附的污染物，表面除气及净化。薄膜形成初期，离子轰击使部分膜料原子渗入基片表层，在界面形成中间(zhngjin)薄层增强附着，改善应力。沉积过程中，离子轰击正在形成膜改善微观结构、膜层更致密。第3页/共29页第三页，共30页。1.何谓离子束混合？ 在基片表面(bio
2、min)先沉积一层（膜厚1000 ） 或几层（每层小于150 ）不同物质的膜。（总厚小于 1000 ） 用高能重离子轰击膜层，使膜与基片表面(biomin)混 合，或多层膜之间混合，形成新的表面(biomin)材料 层。（二）离子束混合(hnh)第4页/共29页第四页，共30页。2.对离子束的要求：离子能量尽量高（200300keV以上）较高的惰性气体离子，如Ar3.特点：获得常规冶金方法(fngf)得不到新材料。比离子注入法更经济第5页/共29页第五页，共30页。用离子源产生的离子束轰击靶表面，把靶表面的靶原子溅射出来(chli)沉积在衬底表面（三）离子束溅射(jin sh)法第6页/共29
3、页第六页，共30页。（一）.直流二极(rj)溅射四 离子(lz)溅射镀膜法第7页/共29页第七页，共30页。（二）射频溅射第8页/共29页第八页，共30页。（三）磁控溅射1. 结构(jigu)原理图第9页/共29页第九页，共30页。2.磁控溅射原理：把磁控原理和二极溅射法相结合，用磁场来改变电子的运动方向，并束缚和延长电子的运动轨迹(guj)，受正交电磁场作用的电子，在其能量快耗尽时才落到基片上，大大提高气体的离化率。第10页/共29页第十页，共30页。3.为什么要加磁场(cchng)？无磁场溅射方法的缺点：-溅射效率较低，所需要的工作气压较高-溅射方法沉积(chnj)薄膜的沉积(chnj)速
4、率较低磁场的存在将延长电子在等离子体中的运动轨迹,提高与气体原子碰撞使其电离的几率，显著提高溅射效率提高沉积(chnj)速率,比其它溅射方法高一个数量级.降低气压，减少气体污染第11页/共29页第十一页，共30页。第12页/共29页第十二页，共30页。特点：离化率较高，沉积(chnj)速率快；基片温升低； 工作气压较低气体对膜质量影响较小。第13页/共29页第十三页，共30页。四.CVD化学(huxu)气相沉积法ChemicalVaporDeposition1.什么叫CVD?把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物气体（适当流量比例）输入反应室，通过加热或等离子体等方法(fngf)使其分解或反应，
5、而在基片上生长所需薄膜。第14页/共29页第十四页，共30页。2.常规CVD:没等离子增强(zngqing)激活的CVD方法。1 混气室 2转子流量计 3步进电机控制仪 4真空压力表 5不锈钢管喷杆6喷头 7基板 8石墨基座9 石英管反应室 10机械泵 11WZK温控仪 12电阻丝加热源 13保温层陶瓷管 14密封铜套 常压化学相沉积(chnj)(APCVD)设备的示意图第15页/共29页第十五页，共30页。（1）沉积条件气态反应物（液态或固态使其气化(qhu)）反应生成物除所沉积物外，其余应气态，可排出反应室沉积物的蒸气压应足够低（2）影响沉积质量的因素沉积温度气体比例、流量、气压基片晶体结
6、构、膨胀系数等第16页/共29页第十六页，共30页。(3).优点在远低于所得材料熔点的温度下获得(hud)高熔点材料便于制备各种单质或化合物生长速率较高镀膜绕性好设备简单缺点：反应温度比PECVD高基片温度相对较高第17页/共29页第十七页，共30页。3.PECVD(包括(boku)RFCVD、MWCVD、ECRCVD)MWCVD结构图第18页/共29页第十八页，共30页。（1）PECVD原理：利用射频、微波方法在反应室形成的离子体的高温及活性，促使反应气体受激、分解、离化,以增强反应，在基片生长薄膜。（2）PECVD优点：可在较低温度下生长薄膜避免高温下晶粒粗大较低气压下制膜提高膜厚及成分(
7、chngfn)的均匀性。薄膜针孔小，更致密，内应力较小，不易产生裂纹附着力比普遍CVD好。第19页/共29页第十九页，共30页。缺点：生长速率低于普通CVD设备相对复杂些（3）RFCVD、MWCVD和ECRCVD的区别:MWCVDf=2.45GHz,频率高，气体分解和离化率更高。ECRCVD又加有磁场(cchng)，促使电子回旋运动与微波发生共振现象，有更大的离化率。可获更好的薄膜质量和高的生长速率。第20页/共29页第二十页，共30页。（1）原理：利用热分解金属(jnsh)有机化合物进行化学反应，气相外延生长薄膜的CVD方法。（2）适合的金属(jnsh)有机化合物:金属(jnsh)烷基化合物
8、如：三甲基镓（CH3)3Ga，三甲基铝（CH3)3Al二乙烷基锌（C2H5)2Zn.第21页/共29页第二十一页，共30页。(2).MOCVD特点沉积温度低如ZnSe（硒化锌）膜，仅为350；而普通CVD法850低温生长减少污染（基片、反应室等）提高膜纯度；降低膜内空位密度。（高温生长易产生空位）可通过稀释(xsh)反应气体控制沉积速率，有利于沉积不同成分的极薄膜制备超晶格薄膜材料。主要缺点：许多有机金属化合物蒸气有毒，易燃，需严格防护有的气相中就反应，形成微粒再沉积到基片。第22页/共29页第二十二页，共30页。一、微量天平(tinpng)法1.原理:高精度微量天平(tinpng)称基片成膜
9、前后的重量，得出给定面积S的厚膜质量m，由下式计算出膜厚：，为块材密度2.测量天平(tinpng)精度达微克，不能测重基片的样品。第二章 薄膜厚度(hud)的测量第23页/共29页第二十三页，共30页。二电阻测量法（可测金属、半金属、半导体膜）1.原理：测方块电阻R，利用=Rd计算出厚度d。2.存在问题：随膜厚变化有大的差别，特别是超薄膜。原因：膜不连续时，导电能力差；连续膜时，杂质缺陷也比块材多；薄膜界面对电子(dinz)或空穴的非弹性散射第24页/共29页第二十四页，共30页。3.解决办法：d2000时，可忽略非弹性散射效应(xioyng)，减少测量误差，故用厚膜的代替，则.实际用法：先在
10、基片上蒸一层厚2000以上同种物质膜其它方法测出膜厚及R代入求出用上述2000以上厚样在真空中作测试样,根据,求出现样品膜厚.第25页/共29页第二十五页，共30页。三多光束干涉(gnsh)测量法(干涉(gnsh)显微镜法)1.测试原理图第26页/共29页第二十六页，共30页。第27页/共29页第二十七页，共30页。2.原理:垂直于薄膜表面的单色光在薄膜表面与小倾斜的半透明板之间的多次反射干涉形成(xngchng)干涉条纹,干涉条纹在有台阶的薄膜样品处出现偏移的原理来测量薄膜厚度。tg=/2a又tg=d/b所以：d/b=/2ad=b/2a半透明膜与膜平面夹角波长a相邻两条干涉条纹的间距b干涉条纹在台阶下面平面的偏移距离第28页/共29页第二十八页，共30页。感谢您的观看(gunkn)！第29页/共29页第二十九页，共30页。内容(nirng)总结2. 实验设备：。-溅射(jin sh)效率较低，所需要的工作气压较高。-溅射(jin sh)方法沉积薄膜的沉积速率较低。在远低于所得材料熔点的温度下获得高熔点材料。高温及活性，促使反应气体受激、分解、离化,。低温生长减少污染（基片、反应室等）提高膜纯度。所以：d/b=/2a d=b/2a。半透明膜与膜平面夹角。第28页/共29页。感谢您的观看。第29页/共29页第三十页，共30页。
