脉冲激光沉积制备薄膜的研究动态

综述了脉冲激光沉积制备薄膜的原理、特点,国内外对脉冲激光沉积的研究应用情况及目前的最新研究方向。着重分析了脉冲激光沉积过程中各主要沉积条件,如激光能量密度、靶－基体距、真空室气压及基体温度等对薄膜质量的影响。     

脉冲激光沉积(PLD)机理分析及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广,最有希望的制膜技术．该文阐述了脉冲激光沉积技术的机理、特点,薄膜生长主要包括三个过程：1)激光与物质相互作用产生等离子体;2)等离子体向基片扩散;3)等离子体中粒子在基片上生长薄膜．文章还分析了脉冲沉积过程中各主要沉积参数,如激光能量密度、沉积气压和衬底情况等对薄膜质量的影响,并介绍了其在制备半导体、高温超导、类金刚石、生物陶瓷薄膜等方面的应用。     

脉冲激光沉积(PLD)技术及其应用研究

综述了脉冲激光沉积(PLD)薄膜技术的原理、特点,着重分析了脉冲激光沉积技术的研究现状和在功能薄膜制备中的应用前景。大量研究表明,脉冲激光沉积技术是目前最好的制备薄膜方法之一。     

PLD沉积DLC薄膜过程中碳等离子体的发射光谱特性

采用脉冲激光沉积方法,通过改变脉冲激光能量在单晶硅衬底上制备了类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱和拉曼光谱对得到的薄膜进行测试,并对沉积过程中的碳等离子体发射光谱进行了研究。薄膜测试结果表明,随着脉冲激光能量的增大,薄膜sp^3成分增多。沉积过程中的碳等离子体发射光谱原位监测表明,随着脉冲激光能量的增大,C、C^＋、C^2＋粒子发射光谱强度增强,根据应力模型薄膜sp^3成分增多,与薄膜测试结果一致。并且发现C^＋粒子在形成sp^3键过程中起到了非常重要的作用。     

退火处理对氧化锌薄膜的特性影响

用脉冲激光沉积法（PLD）制备氧化锌薄膜，600℃进行退火处理，分别从XRD衍射谱、原子力显微镜（AFM）照片及光致发光等方面对薄膜结构等进行研究并探讨退火处理对薄膜的影响．     

脉冲激光沉积过程中TiO2等离子体状态诊断及薄膜特性的研究

脉冲激光沉积技术由于具有较高的沉积速率和良好的兼容性,已广泛应用于各种纳米薄膜材料的制备.探究激光等离子体状态与沉积薄膜特性之间的关系,有助于进一步调控与优化脉冲激光技术对薄膜材料的沉积.本文将等离子体状态诊断与沉积薄膜性能相结合,讨论了不同脉冲激光能量下等离子体状态对沉积薄膜性能的影响.结果表明,低烧蚀能量下产生的等离子体更有助于获得质地更好,且与靶材晶相一致的优良薄膜材料.该结果也为探索和调控沉积过程提供参考.     

脉冲激光沉积类金刚石薄膜的厚度均匀性建模

在脉冲激光沉积类金刚石薄膜过程中,针对薄膜均匀性差的问题,提出偏轴沉积、脉冲激光扫描沉积、双光束沉积和多光束沉积等模式来改善薄膜的均匀性。初步建立了脉冲激光沉积类金刚石薄膜厚度均匀性模型,并分别进行了薄膜厚度分布的模拟,在模拟过程中,强调了在不影响薄膜性能的基础上改善薄膜均匀性,并讨论了沉积模式对薄膜颗粒物问题的影响。结果表明,采用多光束沉积薄膜,厚度均匀性得到极大改善,而且颗粒物问题也得到了改善。最后提出模型改良意见。     

PLD法制备LiCoO2薄膜的研究

采用脉冲激光沉积薄膜技术(PLD)制备了LiCoO2薄膜,研究了氧压、衬底、靶与底衬的距离对LiCoO2薄膜结构、化学组成的影响.     

NaF薄膜的结构与应力分析

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)衬底上生长了NaF薄膜．分别用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的微观结构、表面形貌以及薄膜应力进行了表征与分析．AFM测试结果表明,低激光能量密度下制备的薄膜表面均匀、致密,均方根粗糙度(Rms)仅为0．538 nm;XRD分析结果表明,用脉冲激光沉积方法制备的氟化钠薄膜在(222)晶面有明显的择优取向．应力分析薄膜的残余应力为压应力,应力大小随激光能量密度的增加而增加;XPS分析结果表明,热蒸发制备的NaF薄膜氧含量明显高于PLD方法制备的NaF薄膜的氧含量．热蒸发方法制备的薄膜中的氧含主要来源于水中的氧,PID方法制备的薄膜中的氧主要来源于游离态氧,说明PLD方法制备的薄膜不容易潮解．     

脉冲激光沉积YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜表面形态研究

用脉冲激光沉积法,在SrTiO3基板上获得YBa2Cu3O7-δ超导薄膜．对其超导性能、晶体结构、原子尺度的平面形态和均匀性等进行研究．观察到YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的原子图像．     

脉冲激光沉积(PLD)铜薄膜过程的模拟研究

通过对PLD技术中的等离子体的产生及传播理论的分析,对等离子体的传播规律及基片平面上粒子浓度、速度的分布进行了模拟研究;讨论了PLD技术中等离子体的输运机理,为PLD薄膜制备提供了理论参考。     

溅射时间对脉冲激光沉积制备β-FeSi2薄膜的影响

本文基于脉冲激光沉积 (PLD)方法及热退火处理方式,利用输出波长为1064 nm的Nd:YAG脉冲激光器在P型Si (100) 衬底上生长了均匀的单相 β-FeSi₂薄膜。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)分析技术,研究了β-FeSi₂薄膜的结构、组分、结晶质量和表面形貌。结果发现,在其他相同沉积条件下,随着溅射时间的增加,薄膜晶化程度、颗粒大小和形状、表面粗糙度都发生规律性变化,通过分析比较得出,在本实验条件下溅射时间为40 min制备的 β-FeSi₂薄膜结晶质量较好。     

生长条件对TiO_2薄膜结构及光学性能的影响

为了研究TiO2薄膜的生长机制及结构对其带隙的影响,采用激光脉冲沉积方法在超高真空下制备了TiO2薄膜.X射线衍射结果显示在不同温度和不同缓冲层上生长的TiO2薄膜以板钛矿结构为主,缓冲层对薄膜结构影响不大,高的生长温度提高了薄膜的结晶度.透射谱的结果表明,随着生长温度和生长气压的升高,TiO2的带隙逐渐增大,在生长ZnO做为缓冲层后,TiO2薄膜的结晶度降低,随ZnO结晶度的提高,TiO2对复合薄膜带隙的影响消失.     

椭偏光谱法研究激光脉冲沉积MgO薄膜材料生长

用激光脉冲沉积技术生长、制备出了一系列不同真空度、不间衬底温度和不同激光脉冲能量的Mgo薄膜。对生长、制备出的一系列Mgo薄膜进行了椭偏光谱测量研究，在300-800nm光谱波长范围内，得到了不同条件下生长制备的MgO薄膜的光学常数谱和膜厚，其结果显示：真空度、衬底温度和激光脉冲能量对生长Mgo薄膜的折射率、膜厚均有影响，高真空、高衬底温度和适中的激光脉冲能量有利于生长制备高折射率、高密度和高质量的Mgo薄膜。     

LCMO,LSMO单、双层薄膜的制备和电学性质

采用脉冲激光沉积法在Si衬底上沉积La1-xCaxMnO3,La1-xSrxMnO3(x=0.2,0.5,0.8)单钙钛矿锰氧化物单层膜和双层膜.采用LCR仪等分析测试手段研究了薄膜异质结的电流-电压特性.I-V特性曲线表明:单钙钛矿La1-xCaxMnO3/Si和La1-xSrxMnO3/Si均表现出了与传统p-n结相似的整流特性,但是La1-xCaxMnO3/Si的整流特性要明显优于La1-xSrxMnO3/Si,这可能是因为La1-xCaxMnO3同衬底晶格常数更为匹配且Sr掺杂引起的晶格畸变场势阱更深的缘故.在双层膜结构中可能是由于能带结构的原因,按La1-xSrxMnO3/La1-xCaxMnO3/Si顺序排列的异质结相当于p+-p-n结构,I-V特性明显类似传统的整流特性,而La1-xCaxMnO3/La1-xSrxMnO3/Si顺序的异质结相当于n-p-n型,整流特性不明显.     

脉冲激光镀膜工艺制备BiFeO3-CoFe2O4多铁性复合薄膜

采用脉冲激光镀膜（PLD）工艺,在Pt（111）/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了柱状结构0.7BiFeO₃-0.3CoFe₂O₄（BFO-CFO）多铁性复合薄膜.在薄膜的沉积过程中,通过自组装生长实现钙钛矿结构BiFeO3和尖晶石结构CoFe₂O₄相的形成以及两相分离.探索了BFO-CFO复合薄膜的生长条件和机制,研究了薄膜厚度对BFO-CFO复合薄膜结构和性能的影响.     

计算机模拟二元ABAC结构薄膜生长

采用蒙特卡罗方法计算机模拟脉冲激光沉积ABAC结构薄膜生长. 模型采用三重空位扭转, 薄膜质量通过3个参数控制, 即基片温度、 脉冲粒子的剩余能量和单个脉冲覆盖度. 结果表明, 薄膜质量与3个参数相关, 通过分析薄膜的失配率, 得到制备高质量薄膜自组织分层生长的最合理参数.      

PLD制膜过程中等离子体羽辉演化的模拟

在建立脉冲激光沉积综合统一理论模型的基础上，进一步研究了制备了KTa0.65Nb0.35O3(KTN)薄膜过程中等离子体的空间演化规律，用有限差分法得到等离子体的速度在等温阶段和热阶段两个阶段的变化规律，并对这两个阶段粒子速度空间演化的物理机制进行了深入讨论，给出了相应演化过程的物理图像。     

PLD制备LiMn2O4薄膜及参数对薄膜微观结构的影响

用脉冲激光沉积（PLD）,分别在不锈钢和单晶硅（111）衬底上生长了LiMn2O4薄膜,并对所生长LiMn2O4薄膜的结构进行了研究。结果发现,生长在不锈钢衬底上的薄膜具有粗糙的表面和随机的结晶取向,生长在单晶硅衬底上的薄膜具有相对光滑的表面,并具有明显的（111）方向上的择优取向。还研究了脉冲频率和总脉冲数对薄膜生长的影响,结果显示,在相同的沉积条件下,对于不同衬底,LiMn2O4薄膜的生长率不同;脉冲频率对薄膜生长的影响明显,在相同总脉冲数情况下,脉冲频率大,薄膜生长率明显增大。