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固体薄膜制备技术
王强
(陕西学前师范学院计算机与电子信息系，陕西西安710100）
科技论坛
有要：简要叙述了近年来固体薄膜制备技术，适用新技术进行薄膜样品的制备及性能的比较，主要介绍了日前应用较普遍的儿种商
方法：如脉冲激光沉积法(PLD)、化学气相沉积法(CVD)、溶胶一凝胶法(Sol-Gel)等。
关键词：等股；制备；新技术
薄膜的研究依粮于薄膜的制备技术，高质量的薄膜有利于薄膜需进一步改善，
物理的研究和薄膜器件应用的发展。随着激光技术、微波技术和离子束技术的应用，人们发展了多种薄膜制备技术和方法，如真空蒸发沉积、溅射沉积、脉冲激光沉积、化学气相沉积、溶胶一凝胶等。
1脉冲激光沉积法及样品制备
脉冲激光沉积(PLD)技术是近年来发展起来的一种真空物理流积方法，与其他方法相比，PLD工艺简单，且可通过控制陶瓷靶材的成分和氧压的大小，沉积出理想化学计量比的薄膜，特别适用于沉积金属氧化物薄膜和多组分异质外延薄膜。此外，由于受高能激光束的轰击，靶材溅射出来的分子或原子具有很高的能量，有助于低温沉积高质量薄膜。其基本原理是当一束高能激光束经透镜聚焦后投射到靶上，使被照射区域的物质烧蚀，烧蚀物择优地滑着靶的
法线方向传输，形成一个看起来像羽毛状的发光团-
羽辉，最后
烧蚀物沉积到前方的衬底上形成一层薄膜。在沉积的过程中，通常在真空腔中充人一定压强的某种气体，以改善薄膜的性能。在PLD 制备薄膜的传统工艺通常采用氧气作为沉积气氛。Morales-Palizal 等人在氮气氛中制备ITO薄膜，并且得到性能良好的ITO薄膜。目前，PLD技术主要用于BNN/KTP外延光波导膜、钙钛矿结构铁电膜、纳米颗粒嵌人膜以及其他光电子薄膜的制备，同时也是制备复杂成分薄膜及纳米半导体薄膜的重要手段
2化学气相沉积法及样品制备
化学气相沉积法(CVD)是把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物、单质气体供给衬底，借助气相作用或在衬底表面上的化学反应生成薄膜的一种制备方法。由于CVD法是一种化学反应方法，它可任意控制薄膜组成，能够实现过去没有的全新结构和组成，甚至可以在低于薄膜组成物质的溶点温度下制备薄膜，所以主要用于制备半导体集成电路中的外延膜、外延光波导膜、薄膜激光器及 Si,N4、SiO，等绝缘保护膜和TiCSiC、BN等耐磨涂层
燃烧化学气相沉积(CVD)是在传统化学气相沉积(CVD)的基础上形成的。与传统CVD最大的不同是：燃烧CVD是在开放的气氨中沉积.而传统CVD是在真空腔中进行：大大减少了花费.面且对过底形状和大小地没有要求。Pollev等利用燃烧CVD技术在无定型Si衬底上沉积ZnO薄膜，提高了沉积速率、制出的薄膜方向性强、薄膜厚度和均勾性好。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是借助等离子体技术便含有薄膜组成原子的气态物质发生化学反应，而在衬底上沉积薄膜的一种方法，特别适合于半导体膜和化合物薄膜的合成，
3溶胶一凝胶法及样品制备
溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺是一种湿法化学工艺。它是将金属醇盐或其他盐类溶解在醇、醛等有机溶剂中形成均匀的溶液，溶液通过水解和缩聚反应形成溶胶，进一步的聚合反应经过溶胶一一凝胶反应形成避胶，将凝胶热处理除去剩余的有机物和水分，最终形成所需的薄膜。Sol-Gel工艺最主要的优点是反应温度低，可以在分子水平上进行组元的控制，为材料的结构设计和分子加工提供了有效途径。Sol-Gel工艺制备的薄膜具有高度均匀性、高纯度的特点。用 Sol-Gel工艺制备的择优取向膜在光波导、探测器、固态存储器等方面其有很大的商业价值。KirkLennstrom等利用改进了的Sol-Gel 合成了单相CdWO。晶体：CdWO，粉末和薄膜有尺寸均勾的小颗粒(1μm)组成，没有得到纳米结构CdWO.薄膜，因此对于Sol-Gel还
与其他沉积法相比,Sol-Gel最大的特点是：
a.能够在较低的温度下制备晶体材料 h.能够保持精确的化学计量及相控制 e.更容易沉积薄膜并且工艺简单。
Sol-Gel工艺的理论尚在发展之中，工艺上依然存在许多间题有待深人研究，
4溅射法及样品制备
溅射法是用高能离子轰击靶材表面，使靶材表面的分子或原子喷射在衬底表面，以形成致密薄膜的过程。溅射沉积的薄膜致密度高，与衬底的粘附性好，薄膜的成分与靶材具有较好的一致性。因此射镀膜技术已用于研究各种光学、光电子薄膜和硬质耐磨涂层其中一些技术已经用于规模化生产。近年来，科学技术的发展使得制膜技术也得到了很大的扩充，如等离子体分子束延生长、脉冲激光沉积、避控溅射脉冲激光沉积、离子化磁控溅射、真空等离子体喷涂等高新制膜技术。为了在低的衬底温度下得到高致密度、光滑的表面及低电阻率的薄膜，YoichiHoshi等对传统溅射法作了改进，他们利用动能控制离子沉积技术，在玻璃衬底上、低温下制备ITO 薄膜。在动能控制离子沉积技术中，溅射离子的动能在薄膜沉积过程中可以很好的被控制。溅射沉积是近几年发展较快的一种薄膜沉积方法，因面应用得也比较广泛
5薄膜制备技术展望
薄膜材料具有晶粒小，比表面积非常大，特殊的表面结构等特点，从面特殊的性质。目前，薄膜的制备方法也多种多样，仍有许多间题有待更加深入的研究，如：对薄膜的生长机理研究还不够透彻，对薄膜的形成、生长和成膜的过程还处在推理阶段；特定薄膜的制备方法工艺混乱.试验数据缺乏通用性，不利于薄膜技术的产业化固此，应根据实际情况选择制备方法，优化工艺，同时采用先进技术改造传统方法，各种方法应相互借鉴、交叉综合，从面使薄膜制备技术更上一个阶层。
参考文献
[1JMoralesPaliza M A, Huang M B, Feldman L C. Nitrogen as background gas in pulsedlaser deposition growth of indium tin ox-ide films at room temperature[J]. Thin Solid Films, 2003,429(12): 220224.
[2]Polley T A, Carter W B, Poker D B. Deposition of zinc oxide thin films by combustion CVD [J]. Thin Solid Films, 1999, 357(2): 132136.
[3] Lennstrom K, Limmer S J, Cao G Z, Synthesis of cadmium tungstate films via solgel processing [J]. Thin Solid Films, 2003, 434(12): 5561.
[4]Wang Y M, Lin R Y. Amorphous molybdenum nitride thin films prepared by reactive sputter deposition [J]. Mater. Sci. Eng. B, 2004, 112 (1):4249.