电子科大薄膜物理(赵晓辉)第五章化学溶液法介绍.ppt

附着一层膜的，可连续附着另一层膜的，称Y型膜 疏水基板：只能在插入过程中附着一层膜，称X型膜（不稳定）ηup≈ 0 亲水基板：只能在提出过程中附着一层膜，称Z型膜 (不稳定) ηdown ≈0 水平附着法 表面平滑，水平的基板从上向下缓慢下降，可制得理想的X型膜。 LB膜的特点： A.可制得高结晶度的有机薄膜。 B.可制得超薄，均匀，厚度及分子层数可控的薄膜 C.可方便制取各种异质LB膜 D.通过聚合反应可改善共热稳定性、机械稳定性、并可能改变某些电学、光学性能 应用 表面催化、电磁波的吸收与衰减、敏感薄膜、光电开关、双稳态、超导、非线性光子学 §6－5 液相外延（LPE） 定义 一种从饱和溶液中，在单晶衬底上生长外延层的方法。 原理 溶质的溶解度随高温降低而减少，因此饱和溶液，它与单晶衬底接触后被冷却，若条件适合，析出的溶质就外延在衬底上。 LPE的优点： A.生长设备比较简单 B.纯度比较高，生长速率较快 C.组分和厚度可较精确控制，重复性好 D.掺杂剂选择范围比较广 E.外延层位错密度较低 F.操作安全 缺点： 表面形貌大都不如气相外延的好。 生长方法： A.倾斜法 缺点：溶液和生长晶体表面分离不完全，有部分溶液粘附在生长层表面，并且生长层厚度和均匀性难以控制 B.浸渍法 与倾斜法相似，设备简单，外延层厚度不易均匀 C.滑动舟法（主要使用方法） 可进行多层液相外延源片GaAs的作用是使溶液达到饱和。 VLS Vapor（Gas）＋Liquid→Solid Films 基片 催化剂 气相 溶解 薄膜 催化剂 气相 溶解 基片 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 第五章 Chemical Solution Deposition/溶液镀膜法 定义 薄膜制备过程中，基片与溶液接触，利用化学反应或电化学反应等在基片表面沉积薄膜的制备方法，包括化学镀，Sol-Gel，MOD ， 阳极氧化，电镀，LB膜等，又称湿法镀膜 §5.1 化学反应沉积 又名化学镀--实际上是指自催化化学镀 定义 在还原剂的作用下，使溶液中的金属离子还原成原子而沉积在基板上的方法。 催化剂正是膜层物质本身。无电源，自身化学反应，它与一般的化学沉积法同属不通电而靠化学反应沉积金属的方法。区别在于，是否要催化剂。 自催化化学镀的特点： (1)可在复杂的镀体表面形成均匀的镀层。 (2)镀层的孔隙率较低。 (3)可以直接在塑料、陶瓷、玻璃上沉积 镀膜。 (4)镀层具有特殊的化学物理性质。 (5)不要电源，没有电极。 应用 应用有限 并非所有金属都具有催化活性 Fe、Cr、Ni、Cu、Ag、Au、Co… 还原剂电极电位稍低于沉积金属 次磷酸盐、甲醛、硼氢化物、阱 反应过程 §5.2 溶胶－凝胶法 金属化合物分解的方法来获得所需的薄膜。 步骤： 将前驱物溶于合适的溶液中成为溶胶镀液。前驱物可以是碱性氧化物、金属有机化合物、或无机盐，应含有所需的金属离子。溶胶应具有合适的粘度和较高的浓度，以提高沉积薄膜的致密度和均匀性。 采用浸渍、离心甩胶、或喷涂的方法涂在基体表面，形成溶胶膜。 液态的溶胶膜经过干燥脱水生成凝胶膜。 经过热处理和晶化处理然后而形成固体薄膜。 (1)溶胶的制备 A.有机途径（醇盐法），可以用部分无机物代替醇盐。能互溶，通过有机醇盐的水解与溶聚而形成溶胶 . 缺点：在干燥过程中容易开裂，由大量溶剂蒸发引起的残余应力引起 B.无机途径（胶体法） 通过某种方法制得的氧化物小颗粒稳定的悬浮在某种溶剂之中形成溶胶。 特点：无裂纹，但附着力较差，不易找到适当的溶剂来溶解氧化物，特别是多组分氧化物。 制备方法 1. 浸渍提拉法 浸渍→提拉法→热处理 液膜由于溶剂大量迅速蒸发，干燥形成凝胶膜，然后进行热处理，得一层氧化物膜，每次循环可控制膜厚5－30nm。可以多次循环，但是必须充分干燥和热处理。 涂胶方法 2. 旋覆法 浸渍法膜厚控制不易，不适合于小衬底，特别是小圆衬底。而旋覆正好适合于小圆衬底，但