二維納米薄膜

1、二維納米薄膜二維納米薄膜 二維納米 薄膜 Demon.C June 6, 2013 3 1 功能特性 2 制備方法 3 應(yīng)用 1 納米薄膜材料的功能特性 1藍移和寬化藍移和寬化 納米顆粒膜，特別是納米顆粒膜，特別是族半導(dǎo)體族半導(dǎo)體CdSxSe1-x。 以及以及-V族半導(dǎo)體族半導(dǎo)體CaAs的顆粒膜，都觀察到光吸收的顆粒膜，都觀察到光吸收 帶邊的藍移和帶的寬化現(xiàn)象。有人在帶邊的藍移和帶的寬化現(xiàn)象。有人在CdSxSe1-x玻璃玻璃 的顆粒膜上觀察到光的的顆粒膜上觀察到光的“退色現(xiàn)象退色現(xiàn)象”，即在一定波，即在一定波 長光的照射下，吸收帶強度發(fā)生變化的現(xiàn)象。由于長光的照射下，吸收帶強度發(fā)生變化的現(xiàn)象。

2、由于 量子尺寸效應(yīng)，納米顆粒膜能隙加寬，導(dǎo)致吸收帶量子尺寸效應(yīng)，納米顆粒膜能隙加寬，導(dǎo)致吸收帶 邊藍移。顆粒尺寸有一個分布，能隙寬度有一個分邊藍移。顆粒尺寸有一個分布，能隙寬度有一個分 布，這是引起吸收帶和發(fā)射帶以及透射帶寬化的主布，這是引起吸收帶和發(fā)射帶以及透射帶寬化的主 要原因。要原因。 1 2 光的線性與非線性光的線性與非線性 光學(xué)線性效應(yīng)是指介質(zhì)在光波場光學(xué)線性效應(yīng)是指介質(zhì)在光波場(紅外、可見、紫外紅外、可見、紫外 以及以及X射線射線)作用下，當(dāng)光強較弱時，介質(zhì)的電極化作用下，當(dāng)光強較弱時，介質(zhì)的電極化 強度與光波電場的一次方成正比的現(xiàn)象。強度與光波電場的一次方成正比的現(xiàn)象。 例如光的

3、反射、折射、雙折射等都屬于線性光學(xué)范例如光的反射、折射、雙折射等都屬于線性光學(xué)范 疇。納米薄膜最重要的性質(zhì)是激子躍遷引起的光學(xué)疇。納米薄膜最重要的性質(zhì)是激子躍遷引起的光學(xué) 線性與非線性。一般來說，多層膜的每層膜的厚度線性與非線性。一般來說，多層膜的每層膜的厚度 與激子玻爾半徑相比擬或小于激子玻爾半徑時，在與激子玻爾半徑相比擬或小于激子玻爾半徑時，在 光的照射下吸收譜上會出現(xiàn)激子吸收峰。這種現(xiàn)象光的照射下吸收譜上會出現(xiàn)激子吸收峰。這種現(xiàn)象 也屬于光學(xué)線性效應(yīng)。也屬于光學(xué)線性效應(yīng)。 1 所謂光學(xué)非線性，是在強光場的作用下介質(zhì)的極化強度中就所謂光學(xué)非線性，是在強光場的作用下介質(zhì)的極化強度中就 會出現(xiàn)

4、與外加電磁場的二次、三次以至高次方成比例的項，會出現(xiàn)與外加電磁場的二次、三次以至高次方成比例的項， 這就導(dǎo)致了光學(xué)非線性的出現(xiàn)。這就導(dǎo)致了光學(xué)非線性的出現(xiàn)。 對于納米材料，由于小尺寸效應(yīng)、宏觀量子尺寸效應(yīng)，對于納米材料，由于小尺寸效應(yīng)、宏觀量子尺寸效應(yīng)， 量子限域和激子是引起光學(xué)非線性的主要原因。如果當(dāng)激發(fā)量子限域和激子是引起光學(xué)非線性的主要原因。如果當(dāng)激發(fā) 光的能量低于激子共振吸收能量，不會有光學(xué)非線性效應(yīng)發(fā)光的能量低于激子共振吸收能量，不會有光學(xué)非線性效應(yīng)發(fā) 生；生；只有當(dāng)激發(fā)光能量大于激子共振吸收能量時，能隙中靠只有當(dāng)激發(fā)光能量大于激子共振吸收能量時，能隙中靠 近導(dǎo)帶的激子能級很可能被激

5、子所占據(jù)，處于高激發(fā)態(tài)。這近導(dǎo)帶的激子能級很可能被激子所占據(jù)，處于高激發(fā)態(tài)。這 些激子十分不穩(wěn)定，在落入低能態(tài)的過程中，由于聲子與激些激子十分不穩(wěn)定，在落入低能態(tài)的過程中，由于聲子與激 子的交互作用，損失一部分能量，這是引起納米材料光學(xué)非子的交互作用，損失一部分能量，這是引起納米材料光學(xué)非 線性的一個原因。線性的一個原因。前面我們討論過納米微粒材料，納米微粒前面我們討論過納米微粒材料，納米微粒 中的激子濃度一般比常規(guī)材料大，尺寸限域和量子限域顯著，中的激子濃度一般比常規(guī)材料大，尺寸限域和量子限域顯著， 因而納米材料很容易產(chǎn)生光學(xué)非線性效應(yīng)。因而納米材料很容易產(chǎn)生光學(xué)非線性效應(yīng)。 1 納米薄膜的

6、電學(xué)性質(zhì)是當(dāng)前納米材料科學(xué)研究中的熱納米薄膜的電學(xué)性質(zhì)是當(dāng)前納米材料科學(xué)研究中的熱 點，這是因為，研究納米薄膜的電學(xué)性質(zhì)，可以搞清導(dǎo)點，這是因為，研究納米薄膜的電學(xué)性質(zhì)，可以搞清導(dǎo) 體向絕緣體的轉(zhuǎn)變，以及絕緣體轉(zhuǎn)變的尺寸限域效應(yīng)。體向絕緣體的轉(zhuǎn)變，以及絕緣體轉(zhuǎn)變的尺寸限域效應(yīng)。 我們知道，常規(guī)的導(dǎo)體，例如金屬，當(dāng)尺寸減小到納米我們知道，常規(guī)的導(dǎo)體，例如金屬，當(dāng)尺寸減小到納米 數(shù)量級時，其電學(xué)行為發(fā)生很大的變化。有人在數(shù)量級時，其電學(xué)行為發(fā)生很大的變化。有人在Au Al203的顆粒膜上觀察到電阻反?，F(xiàn)象，隨著的顆粒膜上觀察到電阻反?，F(xiàn)象，隨著Au含量的增含量的增 加加(增加納米增加納米Au顆粒的

7、數(shù)量顆粒的數(shù)量)，電阻不但不減小，反而急，電阻不但不減小，反而急 劇增加。這一結(jié)果告訴我們，尺寸的因素在導(dǎo)體和絕緣劇增加。這一結(jié)果告訴我們，尺寸的因素在導(dǎo)體和絕緣 體的轉(zhuǎn)變中起著重要的作用。體的轉(zhuǎn)變中起著重要的作用。 1 3 磁阻效應(yīng) 材料的電阻值隨磁化狀態(tài)變化的現(xiàn)象稱為磁材料的電阻值隨磁化狀態(tài)變化的現(xiàn)象稱為磁(電電) 阻效應(yīng)。阻效應(yīng)。 對非磁性金屬，其值甚小，在鐵磁金屬與合金中發(fā)現(xiàn)有對非磁性金屬，其值甚小，在鐵磁金屬與合金中發(fā)現(xiàn)有 較大的數(shù)值。鐵鎳合金磁阻效應(yīng)可達較大的數(shù)值。鐵鎳合金磁阻效應(yīng)可達23，且為各，且為各 向異性。向異性。 顆粒膜的巨磁阻效應(yīng)與磁性顆粒的直徑呈反比關(guān)系，要顆粒膜的巨

8、磁阻效應(yīng)與磁性顆粒的直徑呈反比關(guān)系，要 在顆粒膜體系中顯示出巨磁阻效應(yīng)，必須使顆粒尺寸及在顆粒膜體系中顯示出巨磁阻效應(yīng)，必須使顆粒尺寸及 其間距小于電子平均自由程。其間距小于電子平均自由程。 1 利用巨磁阻效應(yīng)制成的讀出磁頭可顯著提高磁盤的利用巨磁阻效應(yīng)制成的讀出磁頭可顯著提高磁盤的 存儲密度，利用巨磁阻效應(yīng)制作磁阻式傳感器可大存儲密度，利用巨磁阻效應(yīng)制作磁阻式傳感器可大 大提高靈敏度。因此，巨磁阻材料有良好的應(yīng)用前大提高靈敏度。因此，巨磁阻材料有良好的應(yīng)用前 景。景。 制備技術(shù)制備技術(shù) 1、物理方法、物理方法 1）、真空蒸發(fā)）、真空蒸發(fā)(單源單層蒸發(fā)；單源多層蒸發(fā)；多源反應(yīng)共單源單層蒸發(fā)；單

9、源多層蒸發(fā)；多源反應(yīng)共 蒸發(fā)蒸發(fā)) 2）、磁控濺射）、磁控濺射 3）、離子束濺射（單離子束）、離子束濺射（單離子束(反應(yīng)反應(yīng))濺射；雙離子束濺射；雙離子束(反應(yīng)反應(yīng))濺濺 射；多離子束反應(yīng)共濺射）射；多離子束反應(yīng)共濺射） 氣相沉積的基本過程氣相沉積的基本過程 (1)氣相物質(zhì)的產(chǎn)生氣相物質(zhì)的產(chǎn)生 一種方法是使沉積物加熱蒸發(fā)，這種方法稱為蒸發(fā)鍍膜；另一種方法是用具一種方法是使沉積物加熱蒸發(fā)，這種方法稱為蒸發(fā)鍍膜；另一種方法是用具 有有定能量的粒子轟擊靶材料，從靶材上擊出沉積物原子，稱為濺射鍍膜。定能量的粒子轟擊靶材料，從靶材上擊出沉積物原子，稱為濺射鍍膜。 (2)氣相物質(zhì)的輸運氣相物質(zhì)的輸運 氣相

10、物質(zhì)的輸運要求在氣相物質(zhì)的輸運要求在真空中真空中進行，這主要是為了避免氣體碰撞妨礙沉積物到達進行，這主要是為了避免氣體碰撞妨礙沉積物到達 基片。在高真空度的情況下基片。在高真空度的情況下(真空度真空度10-2Pa)，沉積物與殘余氣體分子很少碰撞，基，沉積物與殘余氣體分子很少碰撞，基 本上是從源物質(zhì)直線到達基片，沉積速率較快；若真空度過低，沉積物原子頻繁碰本上是從源物質(zhì)直線到達基片，沉積速率較快；若真空度過低，沉積物原子頻繁碰 撞會相互凝聚為微粒，使薄膜沉積過程無法進行，或薄膜質(zhì)量太差。撞會相互凝聚為微粒，使薄膜沉積過程無法進行，或薄膜質(zhì)量太差。 (3)氣相物質(zhì)的沉積氣相物質(zhì)的沉積 氣相物質(zhì)在基

11、片上的沉積是一個凝聚過程。根據(jù)凝聚條件的不同，可以形成非氣相物質(zhì)在基片上的沉積是一個凝聚過程。根據(jù)凝聚條件的不同，可以形成非 晶態(tài)膜、多晶膜或單晶膜。若在沉積過程中，沉積物原子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化晶態(tài)膜、多晶膜或單晶膜。若在沉積過程中，沉積物原子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化 合物膜，稱為合物膜，稱為反應(yīng)鍍。反應(yīng)鍍。若用具有一定能量的離子轟擊靶材，以求改變膜層結(jié)構(gòu)與性若用具有一定能量的離子轟擊靶材，以求改變膜層結(jié)構(gòu)與性 能的沉積過程稱為能的沉積過程稱為離子鍍。離子鍍。 蒸鍍和濺射是物理氣相沉積的兩類基本制膜技術(shù)。蒸鍍和濺射是物理氣相沉積的兩類基本制膜技術(shù)。 蒸發(fā)制膜 是指在高真空中用加熱蒸發(fā)的方法是

12、源物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣相，然后凝聚是指在高真空中用加熱蒸發(fā)的方法是源物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣相，然后凝聚 在基體表面的方法。在基體表面的方法。 蒸鍍原理蒸鍍原理 在高真空中，將源物質(zhì)加熱到高溫，相應(yīng)溫度下的飽在高真空中，將源物質(zhì)加熱到高溫，相應(yīng)溫度下的飽 和蒸氣向上散發(fā)，蒸發(fā)原子在各個方向的通量并不相等?；O(shè)在和蒸氣向上散發(fā)，蒸發(fā)原子在各個方向的通量并不相等?；O(shè)在 蒸氣源的上方阻擋蒸氣流，蒸氣則在基片上形成凝固膜。為了補充蒸氣源的上方阻擋蒸氣流，蒸氣則在基片上形成凝固膜。為了補充 凝固蒸氣，蒸發(fā)源要以一定速度連續(xù)供給蒸氣。凝固蒸氣，蒸發(fā)源要以一定速度連續(xù)供給蒸氣。 蒸鍍方法蒸鍍方法 （1）電阻加熱蒸鍍）電阻

13、加熱蒸鍍 （2）電子束加熱蒸鍍）電子束加熱蒸鍍 （3）合金膜）合金膜 的制備的制備 a. 單電子束蒸發(fā)源沉積單電子束蒸發(fā)源沉積 b. 多電子束蒸發(fā)源沉積多電子束蒸發(fā)源沉積 （4）化合物）化合物 膜的制?。さ闹迫。?）分子束外延）分子束外延 蒸鍍用途蒸鍍用途 只用于鍍制結(jié)合強度要求不高的某些功能膜，如用作只用于鍍制結(jié)合強度要求不高的某些功能膜，如用作 電極的導(dǎo)電膜、光學(xué)鏡頭用的增透膜。電極的導(dǎo)電膜、光學(xué)鏡頭用的增透膜。 濺射制膜 是指在真空室中，利用荷能粒子轟擊靶材表面，使被轟擊出是指在真空室中，利用荷能粒子轟擊靶材表面，使被轟擊出 的粒子在基片上沉積的技術(shù)。的粒子在基片上沉積的技術(shù)。 濺射現(xiàn)

14、象早在濺射現(xiàn)象早在19世紀就被發(fā)現(xiàn)。世紀就被發(fā)現(xiàn)。50年前有人利用濺射現(xiàn)象在年前有人利用濺射現(xiàn)象在 實驗室中制成薄膜。實驗室中制成薄膜。60年代制成集成電路的鉭年代制成集成電路的鉭(Ta)膜，開始了膜，開始了 它在工業(yè)上的應(yīng)用。它在工業(yè)上的應(yīng)用。1965年，年，IBM公司研究出射頻濺射法公司研究出射頻濺射法，使，使 絕緣體的濺射制膜成為可能。以后又發(fā)展了很多新的濺射方絕緣體的濺射制膜成為可能。以后又發(fā)展了很多新的濺射方 法，研制出多種濺射制膜裝置如二極濺射、三極法，研制出多種濺射制膜裝置如二極濺射、三極(包括四極包括四極)濺濺 射、磁控濺射、對向靶濺射、離子束濺射等。在射、磁控濺射、對向靶濺射

15、、離子束濺射等。在射頻電壓射頻電壓作作 用下，利用電子和離子運動特性的不同，在靶的表面上感應(yīng)用下，利用電子和離子運動特性的不同，在靶的表面上感應(yīng) 出負的直流脈沖，而產(chǎn)生的濺射現(xiàn)象，對絕緣體也能進行濺出負的直流脈沖，而產(chǎn)生的濺射現(xiàn)象，對絕緣體也能進行濺 射鍍膜，這就是射鍍膜，這就是射頻濺射。射頻濺射。 濺射鍍膜有兩種。一種是在真空室中，利用離子束濺射鍍膜有兩種。一種是在真空室中，利用離子束 轟擊靶表面，使濺射擊的粒子在基片表面成膜，這轟擊靶表面，使濺射擊的粒子在基片表面成膜，這 稱為稱為離子束濺射離子束濺射。離子束要由特制的離子源產(chǎn)生，。離子束要由特制的離子源產(chǎn)生， 離子源結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，價格較貴

16、，只是在用于分析離子源結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，價格較貴，只是在用于分析 技術(shù)和制取特殊的薄膜時才采用離子束濺射。另一技術(shù)和制取特殊的薄膜時才采用離子束濺射。另一 種是在真空室中，利用低壓氣體放電現(xiàn)象，使處于種是在真空室中，利用低壓氣體放電現(xiàn)象，使處于 等離子狀態(tài)下的離子轟擊靶表面，并使濺射出的粒等離子狀態(tài)下的離子轟擊靶表面，并使濺射出的粒 子堆積在基片上。子堆積在基片上。 直流二級濺射直流二級濺射 是一對陰極和陽極組成的冷陰極輝光放電管結(jié)構(gòu)。是一對陰極和陽極組成的冷陰極輝光放電管結(jié)構(gòu)。 被濺射靶被濺射靶(陰極陰極)和成膜的基片及其固定架和成膜的基片及其固定架(陽極陽極)構(gòu)成濺射構(gòu)成濺射 裝置的兩個極。陰

17、極上接裝置的兩個極。陰極上接13kV的直流負高壓，陽極通的直流負高壓，陽極通 常接地。工作時先抽真空，再通常接地。工作時先抽真空，再通Ar氣，使真空室內(nèi)達到氣，使真空室內(nèi)達到 濺射氣壓。接通電源，陰極靶上的負高壓在兩極間產(chǎn)生濺射氣壓。接通電源，陰極靶上的負高壓在兩極間產(chǎn)生 輝光放電并建立起一個等離子區(qū)，其中帶正電的輝光放電并建立起一個等離子區(qū)，其中帶正電的Ar離子離子 在陰極附近的陰極電位降作用下，加速轟擊陰極靶，使在陰極附近的陰極電位降作用下，加速轟擊陰極靶，使 靶物質(zhì)表面濺射，并以分子或原子狀態(tài)沉積在基片表面，靶物質(zhì)表面濺射，并以分子或原子狀態(tài)沉積在基片表面， 形成靶材料的薄膜。形成靶材料

18、的薄膜。 這種裝置的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。缺點有：這種裝置的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。缺點有： 在工作壓力較高時膜層有沾污；沉積速率低，不能鍍在工作壓力較高時膜層有沾污；沉積速率低，不能鍍 10m以上的膜厚；由于大量二次電子直接轟擊基片，使以上的膜厚；由于大量二次電子直接轟擊基片，使 基片升溫過高?；郎剡^高。 三級和四極濺射三級和四極濺射 三極濺射是在二極濺射的裝置上附加一個電極，使它放三極濺射是在二極濺射的裝置上附加一個電極，使它放 出熱電子強化放電，它既能使濺射速率有所提高，又能使出熱電子強化放電，它既能使濺射速率有所提高，又能使 濺射工況的控制更為方便。與二極濺射不同的是

19、，可以在濺射工況的控制更為方便。與二極濺射不同的是，可以在 主閥全開的狀態(tài)下制取高純度的膜。主閥全開的狀態(tài)下制取高純度的膜。 四極濺射又稱為等離子弧柱濺射。在原來二極濺射靶四極濺射又稱為等離子弧柱濺射。在原來二極濺射靶 和基板垂直的位置上，分別放置一個發(fā)射熱電子的燈絲和基板垂直的位置上，分別放置一個發(fā)射熱電子的燈絲(熱熱 陰極陰極)和吸引熱電子的輔助陽極，其間形成低電壓、大電流和吸引熱電子的輔助陽極，其間形成低電壓、大電流 的等離子體弧柱，大量電子碰撞氣體電離，產(chǎn)生大量離子。的等離子體弧柱，大量電子碰撞氣體電離，產(chǎn)生大量離子。 這種濺射方法還是不能抑制由靶產(chǎn)生的高速電子對基片的這種濺射方法還是

20、不能抑制由靶產(chǎn)生的高速電子對基片的 轟擊，還存在因燈絲具有不純物而使膜層沾污等問題。轟擊，還存在因燈絲具有不純物而使膜層沾污等問題。 射頻濺射射頻濺射 60年代利用射頻輝光放電，可以制取從導(dǎo)體到絕緣體任意材料的膜，年代利用射頻輝光放電，可以制取從導(dǎo)體到絕緣體任意材料的膜， 而且在而且在70年代得到普及。年代得到普及。 射頻是指無線電波發(fā)射范圍的頻率，為了避免干擾電臺工作，濺射射頻是指無線電波發(fā)射范圍的頻率，為了避免干擾電臺工作，濺射 專用頻率規(guī)定為專用頻率規(guī)定為13.56 MHz。在射頻電源交變電場作用下，氣體中的電。在射頻電源交變電場作用下，氣體中的電 子隨之發(fā)生振蕩，并使氣體電離為等離子體

21、。子隨之發(fā)生振蕩，并使氣體電離為等離子體。 射頻濺射的兩個電極接在交變的射頻電源上，似乎沒有陰極與陽極射頻濺射的兩個電極接在交變的射頻電源上，似乎沒有陰極與陽極 之分。但實際上射頻濺射裝置的兩個電極并不是對稱的。放置基片的電之分。但實際上射頻濺射裝置的兩個電極并不是對稱的。放置基片的電 極與機殼相連，并且接地，這個電極相對安裝靶材的電極而言，是一個極與機殼相連，并且接地，這個電極相對安裝靶材的電極而言，是一個 大面積的電極。它的電位與等離子相近，幾乎不受離子轟擊。另一電極大面積的電極。它的電位與等離子相近，幾乎不受離子轟擊。另一電極 對于等離子體處于負電位，是陰極，受到離子轟擊，用于裝置靶材。

22、對于等離子體處于負電位，是陰極，受到離子轟擊，用于裝置靶材。 其缺點是大功率的射頻電源不僅價高，而且對于人身防護也成問題。其缺點是大功率的射頻電源不僅價高，而且對于人身防護也成問題。 因此，射頻濺射不適于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。因此，射頻濺射不適于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。 磁控濺射磁控濺射 磁控濺射是磁控濺射是70年代迅速發(fā)展起來的新型濺射技術(shù)，年代迅速發(fā)展起來的新型濺射技術(shù)， 目前已在工目前已在工 業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。這是由于磁控濺射的鍍業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。這是由于磁控濺射的鍍 膜速率與二極濺射相比提高了一個數(shù)量膜速率與二極濺射相比提高了一個數(shù)量 級，具有高級，具有高 速、低溫、低損傷等優(yōu)點。高速是指沉積速率快，速、低溫、

23、低損傷等優(yōu)點。高速是指沉積速率快， 低溫和低損傷是指基片的溫升低、對膜層的損傷小。低溫和低損傷是指基片的溫升低、對膜層的損傷小。 1974年，年，Chapin發(fā)明了適用于工業(yè)應(yīng)用的平面磁控發(fā)明了適用于工業(yè)應(yīng)用的平面磁控 濺射靶，對磁控濺射進入生產(chǎn)領(lǐng)域起到了推動作用。濺射靶，對磁控濺射進入生產(chǎn)領(lǐng)域起到了推動作用。 5 合金膜的鍍制 在物理氣相沉積的各類技術(shù)中，濺射最容易控制合 金膜的成分。鍍制合金膜可以采用多靶共濺射，這時 控制各個磁控靶的濺射參數(shù)，可以得到一定成分的合 金膜。 6 化合物膜的鍍制 化合物膜是指金屬元素與O,N,Si,C,B等非金屬的化合 物所構(gòu)成的膜層?；衔锬さ腻冎瓶蛇x用化合

24、物靶濺 射和反應(yīng)濺射。 7 7 離子束濺射離子束濺射 采用單獨的離子源產(chǎn)生用于轟擊靶材的離子。采用單獨的離子源產(chǎn)生用于轟擊靶材的離子。 優(yōu)點優(yōu)點：能夠獨立控制轟擊離子的能量和束流密度，并且基片能夠獨立控制轟擊離子的能量和束流密度，并且基片 不接觸等離子體，這些都有利于控制膜層質(zhì)量。此外，離子不接觸等離子體，這些都有利于控制膜層質(zhì)量。此外，離子 束濺射是在真空度比磁控濺射更高的條件下進行，這有利于束濺射是在真空度比磁控濺射更高的條件下進行，這有利于 降低膜層中的雜質(zhì)氣體的含量。降低膜層中的雜質(zhì)氣體的含量。 缺點缺點：鍍膜速度太低，只能達到鍍膜速度太低，只能達到0.01m/min左右。這比磁左右。

25、這比磁 控濺射低一個數(shù)量級，所以離子束濺射不適于鍍制大面積工控濺射低一個數(shù)量級，所以離子束濺射不適于鍍制大面積工 作。作。 2、化學(xué)方法、化學(xué)方法 化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積(CVD) 金屬有機物化學(xué)氣相沉積金屬有機物化學(xué)氣相沉積 熱解化學(xué)氣相沉積熱解化學(xué)氣相沉積 等離子體增強化學(xué)氣相沉積等離子體增強化學(xué)氣相沉積 激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積 微波等離子體化學(xué)氣相沉積微波等離子體化學(xué)氣相沉積 溶膠溶膠-凝膠法凝膠法 電鍍法電鍍法 化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積(CVD) 化學(xué)氣相沉積方法作為常規(guī)的薄膜制備方法之一，目前較多地被應(yīng)化學(xué)氣相沉積方法作為常規(guī)的薄膜制備方法之一，目前較多地被應(yīng) 用

26、于納米微粒薄膜材料的制備，包括常壓、低壓、等離子體輔助氣相沉用于納米微粒薄膜材料的制備，包括常壓、低壓、等離子體輔助氣相沉 積等。利用氣相反應(yīng)，在高溫、等離子或激光輔助等條件下控制反應(yīng)氣積等。利用氣相反應(yīng)，在高溫、等離子或激光輔助等條件下控制反應(yīng)氣 壓、氣流速率、基片材料溫度等因素，從而控制納米微粒薄膜的成核生壓、氣流速率、基片材料溫度等因素，從而控制納米微粒薄膜的成核生 長過程；或者通過薄膜后處理，控制非晶薄膜的晶化過程，從而獲得納長過程；或者通過薄膜后處理，控制非晶薄膜的晶化過程，從而獲得納 米結(jié)構(gòu)的薄膜材料。米結(jié)構(gòu)的薄膜材料。CVD工藝在制備半導(dǎo)體、氧化物、氮化物、碳化物工藝在制備半導(dǎo)體

27、、氧化物、氮化物、碳化物 納米薄膜材料中得到廣泛應(yīng)用。納米薄膜材料中得到廣泛應(yīng)用。 通常通常CVD的反應(yīng)溫度范圍大約為的反應(yīng)溫度范圍大約為9002000，它取決于沉積物的特，它取決于沉積物的特 性。中溫性。中溫CVD (MTCVD)的典型反應(yīng)溫度大約為的典型反應(yīng)溫度大約為500800，它通常是通，它通常是通 過金屬有機化合物在較低溫度的分解來實現(xiàn)的，所以又稱金屬有機化合過金屬有機化合物在較低溫度的分解來實現(xiàn)的，所以又稱金屬有機化合 物物CVD (MOCVD)。等離子體增強。等離子體增強CVD (PECVD)以及激光以及激光CVD (LCVD) 中氣相化學(xué)反應(yīng)由于等離子體的產(chǎn)生或激光的輻照得以激

28、活，也可以把中氣相化學(xué)反應(yīng)由于等離子體的產(chǎn)生或激光的輻照得以激活，也可以把 反應(yīng)溫度降低。反應(yīng)溫度降低。 CVD的化學(xué)反應(yīng)和特點 CVD是通過一個或多個化學(xué)反應(yīng)得以實現(xiàn)的。是通過一個或多個化學(xué)反應(yīng)得以實現(xiàn)的。 特點特點 a.在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)氣相化學(xué)反在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)氣相化學(xué)反 應(yīng)而沉積固體。應(yīng)而沉積固體。 b.可以在常壓或低壓下進行沉積，低壓效果較好。可以在常壓或低壓下進行沉積，低壓效果較好。 c.采用等離子和激光輔助技術(shù)可以顯著地促進化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的采用等離子和激光輔助技術(shù)可以顯著地促進化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的 溫度下進行。溫度下進行。 d.沉積層的化學(xué)成分可以改變，從而獲得梯度沉積物或者得到混合沉積層。沉積層的化學(xué)成分可以改變，從而獲得梯度沉積物或者得到混合沉積層。 e.可以控制沉積層的密度和純度。可以控制沉積層的密度和純度。 f.繞鍍性好，可在復(fù)雜形狀的基體上及顆粒材料上沉積。繞鍍性好，可在復(fù)雜形狀的基體上及顆粒材料上沉積。 g.氣流條件通常是層流的，在基體表面形成厚的邊界層。氣流條件通常是層流的，在