第8章 薄膜制备.pptVIP

Fig. 5. SEM images of the surface and cross-section of ZnO films dried at 3501C and then heated at various temperatures ((a–d): the first-heat treatment temperature and (e–g): the second-heat treatment temperature with the first-heat treatment at 6001C). 化学水浴沉积(CBD, CSD,CD) PH值 溶剂化：水是极性分子，易吸引阳离子形成水合阳离子。 O-H间弱化或断裂则形成阳离子的氢氧化物和H+。 阳离子吸引电荷越大，溶液酸性越强。且高价阳离子如(Ti4+)比低价阳离子(Na+)酸性要强。 水化氢氧金属是稳定的，但若PH足够高，金属氢氧化物将沉淀出来。 CBD 在这种镀膜技术中，所需金属离子的可溶性盐溶解在水溶液中，且释放出金阳离子。而非金属元素通过合适化合物(如硫脲)提供，它可在氢氧离子存在的情况下分解并释放出阴离子，然后两种离子反应就形成了化合物薄膜。CBD是一种经济、简单、能低温制备大面积薄膜的技术。 ZnSO4→Zn2++SO42- The near-UV emission agrees with the band gap of ZnO, which results from the recombination of the free excitons. The emissions in visible region were observed at 535 and 580 nm wavelength and then were originated to the oxygen vacancy Fig. 5. Relationship between hydrogen concentration and FWHM of (002) rocking curves. 几种成膜技术比较 蒸镀 溅射 离子镀 PECVD 涂覆 材料 金属 可 可 可 卤化物 合金(AB) pA～pB 可 可能 蒸汽+H2 化合物 Pg＞pd 可 金属蒸气+气体 金属蒸气+气体 质点撞击能量 ≤0.4eV ≤30eV ≤1000eV ≤0.1eV 沉积速率 ≤75μm/min ≤2μm/min ≤50μm/min 与清洁基体结合力 好 优 优 好 背面涂覆 不行 不行 稍行 可 尺寸＜8μm针孔 若基体表面光滑均匀，则针孔尺寸、数量与系统及工艺清洁度有关 无热扩散时基体表面与沉积物之界面 在SEM下清楚 AES观察到迁移 界面渐次 变化 较清楚 沉积物显微结构 原则上可借变化工艺参数来控制显微结构由无序排列变成结晶排列结构 工作压力(Pa) ＜10-2 10-2～1 10-3～1 102～10 基体材料 任意 用于生成实践 的优点 高速涂覆，低电压，安全 可稳定连续操作，易自动化 评价尚早 问题 沉积材料可与容器反应 沉积速率受限制 制膜主要工艺参数比较 工艺 压力(Pa) 粒子能量 (eV) 凝聚速率 (μm/s) 电压(V) 基体温度 (℃) 靶上负荷 基本负荷 靶-基距 离(cm) 蒸 镀 真空 10-3～10-5 0.1～1 0.2～400 25 压力镀 6～600 典型：100 特殊：1300 20～100 辅助电极 100 ARE 10-2 离 子 镀 二极 10-2～1 典型：1 5～200 0.2～400 典型：300 2k～5k 500 0.1～ 0.3mA/cm2 1～3mA/cm2 25 二极 PIP** 三极 1～10-1 三极100 溅 射 二极 10-2～10 5～50 0.1～3 1k～5k 50～250 5～10W/cm2 10～ 30W/cm2 2～5 磁控 1～80 0.3k～1k 可能250 等离子氮化 102～103 10～200 10～100 2k 350～600 100～1000 mA/cm2 25～50 等离子炭化 100～500 900～1100 离子注入 离子束混合 10-3～10-1 10k～ 500k 20k～ 500k 可忽略 10-9～10-11离 子数/cm2.s 50～500 PECVD 1～10-1 ～0.1 ～0.01 1kHz～ 27MHz 室温～500 *活化反应蒸镀，**反应离子镀，***常用射频频率：4KHz，13.56MHz 8.4 化学溶液镀膜法 化学溶液镀膜法→在溶液中利用化学反应或电化学原理在衬底材料表面沉积薄膜的一种技术。 包括：化学反应沉积、阳极氧化、电镀等。 一、化学反应沉积镀膜法 无电源电镀