《物理气相沉积》ppt课件

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1、5.0物理气相沉积5.1、真空蒸发法5.2、蒸发源5.3、气体辉光放电5.4、溅射第五章物理气相沉积5.0.1物理气相沉积5.0.2薄膜生长5.0.3真空的获得5.0物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition)PVD通常指满足下面三个步骤的薄膜生长技术:1、所生长的材料以物理方式由固体转化为气体；2、生长材料的蒸气经过一个低压区域到达衬底；3、蒸气在衬底表面上凝结，形成薄膜。5.0.1物理气相沉积(PVD)PVD的物理原理块状材料(靶材)扩散、吸附、凝结成薄膜物质输运能量输运能量衬底残留气体对薄膜生长的影响生长材料的分子残留

2、气体的分子残留气体在衬底上形成一单原子层所需时间Pressure(Torr)Time10-40.02s10-50.2s10-62s10-720s10-83min10-935min10-106hr10-113daysSubstratePVD的一般特性物理吸附比外延生长速率快很多衬底与薄膜材料，可异质生长厚度范围:典型薄膜：~nm─~μm也可以生长更厚的膜PVD生长条件高真空高纯材料清洁和光滑的衬底表面提供能量的能源5.0.2薄膜生长超薄膜：~10nm薄膜：50nm─1m中间范围：1m─~10m厚膜：~10m─~100m单晶薄膜：外延生

3、长GaAs薄膜多晶薄膜：ZnO,ITO无序薄膜：a-Si,SiO2按厚度:按结构:薄膜分类在薄膜生长过程中，由于衬底与薄膜的晶格失配度和表面能与界面能不同，其生长模式也不同。薄膜生长三种生长模式晶格匹配体系的二维层状(平面)生长Frank-vanderMerwe(FVDM)ModeLayerbyLayer(2D)衬底衬底衬底大晶格失配和较小界面能材料体系由层状过渡到岛状生长Stranski-Krastanov(SK)ModeLayerPlusIslandGrowth(2D-3D)大晶格失配和大界面能材料体系的三维岛状生长Volmer-Webe

4、r(VW)ModeIslandGrowth(3D)5.0.3真空的获得n–气体分子的密度v–平均速度常用真空泵的工作压强范围及起动压强真空泵种类工作压强范围（Pa）起动压强（Pa）活塞式真空泵旋片式真空泵水环式真空泵罗茨真空泵涡轮分子泵水蒸气喷射泵油扩散泵油蒸气喷射泵分子筛吸附泵溅射离子泵钛升华泵锆铝吸气剂泵低温泵1×105—1.3×1021×105—6.7×10-11×105—2.7×1031.3×103—1.31.3—1.3×10-51×105—1.3×10-11.3×10-2—1.3×10-71.3×10—1.3×10-21×105—1

5、.3×10-11.3×10-3—1.3×10-91.3×10-2—1.3×10-91.3×10—1.3×10-111.3—1.3×10-111×1051×1051×1051.3×1031.31×1051.3×10<1.3×1051×1056.7×10-11.3×10-21.3×101.3—1.3×10-1常用真空泵的汉语拼音代号及名称代号名称代号名称W往复真空泵Z油扩散喷射泵（油增压泵）D定片真空泵S升华泵X旋片真空泵LF复合式离子泵H滑阀真空泵GL锆铝吸气剂泵ZJ罗茨真空泵DZ制冷机低温泵YZ余摆线真空泵DG灌注式低温泵L溅射离子泵IF分子

6、筛吸附泵XD单级多旋片式真空泵SZ水环泵F分子泵PS水喷射泵K油扩散真空泵P水蒸气喷射泵旋片式机械泵原理旋片式机械泵通常由转子、定子、旋片等结构构成。偏心转子置于定子的圆柱形空腔内切位置上，空腔上连接进气管和出气阀门。转子中镶有两块旋片，旋片间用弹簧连接，使旋片紧压在定子空腔的内壁上，转子的转动是由马达带动的。定子置于油箱中，油起到密切、润滑与冷却的作用。当转子顺时针转动时，空气由被抽容器通过进气管被吸入，旋片随着转子的转动使与进气管相连的区域不断扩大，而气体就不断地被吸入。当转子达到一定位置时，另一旋片把被吸入气体的区域与被抽容器隔开，并将

7、气体压缩，直到压强增大到可以顶开出气口的活塞阀门而被排出泵外，转子的不断转动使气体不断地从被抽容器中抽出。旋片式机械泵原理热退火：T，t消除晶格损伤使注入的杂质进入晶格位置以实现电激活热退火中的扩散效应：杂质分布展宽，偏离注入时杂质分布快速退火：脉冲激光、脉冲电子束与离子束、扫描电子束、连续波激光以及非相干宽带光源等。特点：瞬时，某个区域加热到所需要温度，退火时间短(10-3-102秒)上节课内容小结♣气体系统特殊的传送系统来操作危险气体；用氩气来净化系统及校准离子束。♣电控系统高压系统（离子能量，从而控制结深）；射频系统（一些离子源需要用射

8、频电源来产生离子）。♣真空系统需要高真空来加速离子以及减少碰撞；真空度为10-5-10-7torr；使用分子泵和低温泵；排空系统。♣离子束线控制离子源；提取电极；磁