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PAGE  PAGE 9 附4 华南理工大学 本科毕业设计（论文）开题报告 论文题目 _纳米薄膜的制备与光反射干涉法测试薄膜厚度和光学常数 班 级 2009级微电子2班 姓 名 谈锬 学 号 200931261314 指导教师 廖荣 开题时间 2013年3月15日 填表日期 2013年3月15日 开题报告内容： 一、背景和意义： 本次课题主要包括纳米薄膜的制备以及薄膜相关常数的测试两大部分组成，因此我将从制备和测试两大方面的背景和意义来进行论述。 纳米薄膜制备的背景和意义： 纳米薄膜是指尺寸在纳米量级的颗粒(晶粒)构成的薄膜或者层厚在纳米量级的单层或多层薄膜，通常也称作纳米颗粒薄膜和纳米多层薄膜[1]。纳米电子器件的尺寸为纳米级,集成度提高很大,同时还具备电子器件结构简单、成本较低、可靠性强等优点，因此纳米薄膜的制备方法是随着微电子器件发展的小型化而引起重视[2]。 目前国内外诸多纳米薄膜制备技术，从原理上分为物理方法和化学方法。其中物理方法主要有物理气象淀积（PVD）如：真空镀膜法、真空溅射法，另外还有低能团簇束沉积法、分子自组装技术法、模板合成法、分子束外延法等；化学方法主要有原子层沉积法、化学气相淀积（CVD）、电沉积法、溶胶-凝胶法等等。[3] 本次课题从实验室现有条件以及主客观实际情况出发选择其中若干种纳米薄膜制备方法进行薄膜制备，通过对比这若干种方法的优缺点来选择最佳的制备方法。力求能对多种薄膜制备方法的原理流程以及设备器材有所熟悉、能对薄膜厚度进行精确控制、能在沉积厚度的均匀性和一致性上有所突破。 纳米薄膜厚度及光学常数测试的背景和意义： 纳米膜分为颗料膜(颗粒度在100纳米以下的粉末构成)与致密膜(膜层致密且100纳米以内薄膜)，厚度的测量和控制始终是气相沉积薄膜研究生产中的主要问题之一。由于薄膜厚仅在100nm以下，相比于微米级厚度的薄膜来讲，无法采用普通测量工具进行快速测量[4]。 对纳米材料的厚度的测量，传统上依赖扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜但由于设备昂贵，给纳米材料的生产和检测带来不便。而轮廓仪的方法由于难以区分基片背景的起伏和薄膜沉积形成的台阶，以及基片平整度的不够和薄膜在空气中的氧化都会导致测量的不准确。[5] 本次课题从实验室现有条件以及主客观实际情况出发尝试利用光反射干涉法测量薄膜厚度和相关光学参数。根据薄膜类型、性质、参数、等选择方案尽可能保证所测参数的准确性，熟悉掌握并尽可能创新测量方法。 二、工作任务分析： ①查找关于纳米薄膜制备与光反射干涉法测量薄膜厚度与光学常数的相关资料。 ②采用真空溅射和原子层沉积法制备氧化锌纳米薄膜。 ③通过光反射干涉法测量制备的纳米薄膜厚度并用相关设备测试光学参数。 ④利用SCOUT软件建模测量未知膜厚度以及其它物理参数。 三、调研报告： 纳米薄膜制备常见方法： 物理方法主要有物理气象淀积（PVD）如：真空镀膜法、真空溅射法，另外还有低能团簇束沉积法、分子自组装技术法、模板合成法、分子束外延法等；化学方法主要有原子层沉积法、化学气相淀积（CVD）、电沉积法、溶胶-凝胶法、L-B膜技术等等 真空镀膜原理：装有衬底的真空室抽吸为高真空度，然后加热使原材料蒸发升华，形 成源蒸汽到衬底表面，最后在衬底凝结成为固态薄膜的一种技术。分为蒸发过程、气相输运过程、成膜过程[6]。 真空溅射原理：利用气体反常辉光放电时气体电离产生的离子对阴极靶轰击，使靶原 子的颗粒物飞溅出来落到衬底表面，形成薄膜的过程。分为等离子体产生过程、离子轰击靶过程、靶原子气相输运过程以及淀积成膜过程[7]。 3、低能团簇束沉积法：先将所沉积材料激发成原子状态，以Ar，He作为载体成为团簇，然后用电子束使之离化，利用质谱仪分离出一定质量、一定能量的团簇沉积成薄膜[8]。 4、 分子自组装技术：分子自组装是分子与分子在一定条件下,依赖非共价键分子间作用力如氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、阴阳离子作用等自发连接成结构稳定的分子聚集体的过程[9]。 5、分子束外延法：高真空环境下的薄膜沉积技术，把构成晶体的各个组分和预掺杂的原子或分子以一定的热速度按一定的比例从束源炉中喷射到基片上，进行晶体外延生长单晶膜[10]。 6、原子层沉积法：原子层沉积是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种方法（技术）[11]。 7、化学气相淀积：将气态源材料通过反应器，通过化学反应进行薄膜淀积的一种微电子单项工艺。 纳米薄膜厚度及光学常数测试方法： 光反射干涉法：运用光干涉