薄膜材料制备方法.ppt

* * * * * * 主要内容 薄膜的制备方法,含: ---真空技术基础; ---PVD(真空蒸发、溅射、离子镀膜) ---CVD ---溶液镀膜法 典型的薄膜材料的制备 ---金刚石薄膜 ---ZnO薄膜 * * CVD的含义 化学气相沉积 CVD(Chemical Vapor Deposit）是一种化学气相生长法，把一种或几种化合物的单质气体供给基片，利用加热、等离子体、紫外光乃至激光等能源，在基片表面发生气相化学反应生成薄膜。 优点：可以任意控制薄膜的组成，从而制得许多新的膜材。 成膜速度快，每分钟可达几个μm，甚至数百μm。 * * CVD分类 按沉积温度： ---低温200---500℃ ---中温500----1000℃ ---高温1000---1300℃ 按反应室内的压力：常压，低压。 按反应器壁:热壁，冷壁。 按反应激活方式:热CVD、PlasmaCVD、激光CVD、超声CVD等。 * * 几种新的CVD方法 金属有机化合物CVD(MOCVD):用低温下能分解的MO作反应气。缺点：沉积速率低，缺陷多，杂质多。 激光CVD 电子回旋共振等离子体沉积 * * CVD中的化学反应 1）热分解式高温分解反应 SiH4(g)→Si+4HCl Ni(CO)4(g)→Ni(s)+4CO(g) CH3SiCl3(g)→SiC(s)+3HCl(g) 2)还原反应 SiCl4(g)+2H2(g)→Si(s)+4HCl(g) WF6(g)+3H2(g)→W(s)+6HF(g) 3)氧化反应 SiH4(g)+O2(g)→SiO2+2H2(g) 4）水解反应 2AlCl3(g)+3CO2(g)+3H2(g)→Al2O3(s)+6HCl(g)+3CO(g) 5)复合反应 TiCl4(g)+CH4(g)→TiC(s)+4HCl(g) AlCl3(g)+NH3(g)→AlN(s)+3HCl(g) * * 主要内容 薄膜的制备方法,含: ---真空技术基础; ---PVD(真空蒸发、溅射、离子镀膜) ---CVD ---溶液镀膜法 典型的薄膜材料的制备 ---金刚石薄膜 ---ZnO薄膜 * * 溶液镀膜法 是在溶液中利用化学反应或电化学反应等化学方法在基板表面沉积薄膜的一种技术，常称为湿法镀膜。 化学镀 溶胶—凝胶法 阳极氧化法 LB法 电镀法 * * 化学镀 在催化条件下，使溶液中金属离子还原成原子状态并沉积在基板表面上，从而获得镀膜的一种方法，也称无电源电镀。 典型的化学镀镍利用镍盐(NiSO4或NiCl2)和钴盐(CoSO4)溶液,在强还原剂次磷酸盐(次磷酸钠、次磷酸钾等)的作用下，使镍和钴离子还原成镍和钴金属。 * * 溶胶—凝胶法(sol-gel) 将易于水解的金属化合物(无机盐或醇盐)在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程而逐渐凝胶化，再经过干燥、烧结处理，获得所需薄膜。 水解反应生成溶胶(水解反应)； 聚合生成凝胶(缩聚反应)。 目前已用于制备TiO2、Al2O3、SiO2、 BaTiO3、PbTiO3、PZT、PLZT和LiNbO3等。 * * 溶胶—凝胶法特点 组分均匀混合、成分易控制、成膜均匀、能制备较大面积的膜，成本低，周期短、易于工业化生产等。 缺点：原材料价格昂贵、干燥、烧结时收缩大。 * * 阳极氧化法 金属或合金在适当的电解液中作阳极并加上一定直流电压时，由于化学反应会在阳极金属表面上形成氧化物薄膜，称为阳极氧化。 * * LB法 郎缪尔-布罗格特(Langmuir-Blodett)30年代提出的。可形成定向排列的有机单分子层或多分子层。 以同时具有亲水基团和疏水基团的有机分子为原料，利用分子亲水端与亲水端相吸，疏水端与疏水端相吸，使有机分子逐次转移到固体基板上，形成单层或多层薄膜。 固体薄膜材料的制备 * * 真空技术基础 真空及真空的常用单位 真空的分类 真空泵 真空的测量 * * 真空及其单位 真空是指低于一个大气压的气体空间。常用“真空度”度量。真空度越高，压强越小。 常用计量单位：Pa, Torr, mmHg, bar, atm.。关系如下： 1mmHg=133.322Pa, 1 Torr=atm/760=133.322Pa≈1mmHg 1 bar=105Pa * * 粗真空：1×105～1×102Pa 目的获得压力差。电容器生产中的真空侵渍工艺 低真空：1×102～1×10-1Pa 真空热处理。 高真空：1×10-1～1×10-6Pa 真空蒸发。 超高真空：1×10-6Pa 得到纯净的气体；获得纯净的固体表面。 真空的分类 * * 真空系统的组成 典型的真