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    江苏快三推荐预测分析:薄膜制备方法概述PPT下载

    素材编号:
    265087
    素材软件:
    PowerPoint
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    ZIP/RAR
    素材上传:
    黄强辉
    上传时间:
    2018-05-25
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    1.31 MB
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    公司管理PPT
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    薄膜制备方法概述PPT

    薄膜制备方法概述PPT免费下载是由PPT宝藏(江苏快3开奖结果今天i www.kqgt.net)会员黄强辉上传推荐的公司管理PPT, 更新时间为2018-05-25,素材编号265087。

    这是薄膜制备方法概述PPT,包括了薄膜的几种定义,薄膜的分类,薄膜的特点,薄膜的制备工艺,物理气相沉积,化学气相沉积,金属有机化学气相沉积,溶胶凝胶法,电沉积等内容,欢迎点击下载薄膜制备方法概述PPT哦?!癖∧?thin film):由物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄层。<1微米。

    薄膜的制备工艺贾增民 53所主要内容 1.什么是薄膜 1.1薄膜的几种定义 1.2 薄膜的分类 1.3 薄膜的特点 2.薄膜的制备工艺 2.1物理气相沉积 2.2化学气相沉积 2.2.1金属有机化学气相沉积 2.3溶胶凝胶法 2.4电沉积 1.什么是薄膜 ① 由单个的原子、离子、原子团无规则地入射到基板表面,经表面附着、迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层固态物质。 ③ 采用特定的制备方法在基板表面上生长得到的一薄层固态物质 。 ●薄膜(thin film):由物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溶液镀膜法等薄膜技术制备的薄层。<1微米 表面能级很大薄膜和基片的粘附性薄膜中的内应力异常结构和非理想化学计量比特性量子尺寸效应和界面隧道穿透容易实现多层膜效应 2.薄膜的制备方法 一般,对于制备薄膜的要求,可以归纳如下: ①膜厚均匀; ②膜的成分均匀; ③沉积速率高,生产能力高; ④重复性好; ⑤具有高的材料纯度高,保证化合物的配比; ⑥具有较好的附着力(与基体),较小的内应力。 2.1物理气相沉积(physical vapor deposition )物理气相沉积(physical vapor deposition ): 用热蒸发或电子束、激光束轰击靶材等方式产生气相物质,在真空中向基片表面沉积形成薄膜的过程称为物理气相沉积。 2.2化学气相沉积 (chemical vapor deposition ) 化学气相沉积:一定化学配比的反应气体,在特定激活条件下(一般是利用加热、等离子体和紫外线等各种能源激活气态物质),通过气相化学反应生成新的膜层材料沉积到基片上制取膜层的一种方法。 化学气相沉积,包括低压化学气相沉积(low pressure CVD,LPCVD)、离子增强型气相沉积(plasma-enhanced CVD,PECVD)常压化学气相沉积(atmosphere pressure CVD,APCVD)、金属有机物气相沉积(MOCVD)和微波电子回旋共振化学气相沉积(Microwave Electron cyclotron resonance chemical vapor deposition, MW-ECR-CVD)等。只要是气相沉积,其基本过程都包括三个步骤;提供气相镀料;镀料向所镀制的工件(或基片)输送;镀料沉积在基片上构成膜层。 2.2.1金属有机化学气相沉积MOCVD 又称金属有机气相外延(Metal organic vapor phase epitaxy, MOVPE ),它是利用有机金属热分解进行气相外延生长的先进技术,目前主要用于化合物半导体(III-V簇、II-VI簇化合物)薄膜气相生长上。 MOCVD法的特点 此法的主要优点是: 1)较低的衬底温度; 2)较高的生长速率; 3)精确的组分控制; 4)易获得大面积均匀薄膜; 5)可在非平面底上生长、可直接制备图案器件、易于规?;蜕桃祷?。 MOCVD法制备出的铁电薄膜有(Sr,Ba)TiO3、Pb(Zr,Ti)O3、BaTiO3、PbTiO3、(Pb,La)TiO3、Bi4Ti3O12、SrBi2Ta2O9等十多种,但这种方法受制于金属有机源(MO)的合成技术,难以找到合适的金属有机源,仅能用于少数几种薄膜的制备。因此继续开发新的、挥发温度较低的、毒性低的MO源是MOCVD获得长足发展的关键。 2.3溶胶凝胶法溶胶-凝胶法:就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 2.3.1Sol-Gel制薄膜的特点 ①工艺设备简单,不需要任何真空条件或其它昂贵的设备,便于应用推广; ②通过各种反应物溶液的混合,很容易获得所需要的均匀相多组分体系,且易于实现定量掺杂,可以有效地控制薄膜的成分及结构; ③对薄膜制备所需温度低,从而能在较温和条件下制备出多种功能材料,对于制备那些含有易挥发组分或在高温下易发生相分离的多元体系来说非常有利; ④很容易大面积地在各种不同形状(平板状、圆棒状、圆管内壁、球状及纤维状等)、不同材料(如金属、玻璃、陶瓷、高分子等)的基底上制备薄膜,甚至可以在粉体材料表面制备一层包覆膜,这是其它的传统工艺难以实现的; ⑤制备纳米结构薄膜材料; ⑥用料省,成本较低。 2.3.2溶胶-凝胶方法制备薄膜工艺 2.3.4不同Sol-Gel工艺方法的对比 2.3.5Sol-Gel方法制备薄膜的步骤: ①复合醇盐的制备 按照所需材料的化学计量比,把各组分的醇盐或其它金属有机物在一种共同的溶剂中进行反应,使各组元反应成为一种复合醇盐或者是均匀的混合溶液。 ②成膜 采用匀胶技术或提拉工艺在基片上成膜。匀胶技术所用的基片通常是硅片,它被放到一个1000r/min的转子上,而溶液被滴到转子的中心处,这种膜的厚度可以达到50~500nm。提拉工艺首先把基片放到装有溶液的容器中,在液体与基片的接触面形成一个弯形液面,当把基片从溶液中拉出时,基片上形成一个连续的膜。 ③水解反应与聚合反应 使复合醇盐水解,同时进行聚合反应。有时为了控制成膜质量,可在溶液中加入少量水或催化剂。在反应的初始阶段,溶液随反应的进行逐渐成为溶胶,反应的进一步进行,溶胶转变成为凝胶。水解反应: M(OR)n + H2O → (RO)n-1M-OH + ROH 聚合反应: (RO)n-1M-OH + RO-M(OR)n-1 →(RO)n-1M-O-M(OR)n-1 + ROH 式中,M-金属元素,如钛、锆等,R-烷氧基。 如以钛酸乙酯和硅酸乙酯制备TiO2和SiO2薄膜的反应过程为 Ti(OC2H5)4 + H2O → H4TiO4 +4 C2H5OH H4TiO4 → TiO2 +2 H2O↑ Si(OC2H5)4 + H2O → H4SiO4 +4 C2H5OH H4SiO4 → SiO2 +2 H2O↑ 乙醇挥发,加热脱水后形成TiO2和SiO2薄膜。 ④干燥 刚刚形成的膜中含有大量的有机溶剂和有机基团,称为湿膜。随着溶剂的挥发和反应的进一步进行,湿膜逐渐收缩变干。 在干燥过程中大量有机溶剂的蒸发将引起薄膜的严重收缩,这通?;岬贾鹿炅?,这是该工艺的一大缺点。当人们发现当薄膜厚度小于一定值时,薄膜在干燥过程中就不会龟裂,这可解释为当薄膜厚度小于一定厚度时,由于基底的粘附作用,在干燥过程中薄膜的横向(平行于基片)收缩完全被限制,而只能发生沿基片平面法线方向的纵向收缩。 ⑤焙烧通过聚合反应得到的凝胶是晶态的,含有H2O、R-OH剩余物及-OR、-OH基团。充分干燥的凝胶经热处理,去掉这些剩余物及有机基团,即可得到所需要晶形的薄膜。 PZT薄膜制备工艺: PZT薄膜制备具体工艺流程下图所示。 2.4电沉积(Electrodeposition)电沉积是一种电解方法进行镀膜的过程。是在含有被镀金属离子的水溶液中通直流电,使正离子在阴极表面放电,得到金属薄膜。用于电镀的系统由浸在适当的电解液中的阳极和阴极构成,当电流通过时,材料便沉积在阴极上。 电镀法的另一优点是,基片可以是任意形状,这是其它方法所无法比拟的。电镀法的缺点是电镀过程一般难以控制。电沉积是一种电化学过程,也是一种氧化还原过程。近年来,应用电沉积的方法成功制备了金属化合物半导体薄膜、高温超导氧化物薄膜、电致变色氧化物薄膜及纳米金属多层膜,使这种技术又引起了人们的关注。 电沉积的特点 ①沉积温度低,可在常温下进行,因此薄膜中不存在残余热应力问题,有利于增强基片与薄膜之间的结合力; ②电沉积技术不是直线过程,因此可以在形状复杂和表面多孔的基底上制备均匀的薄膜材料; ③可以进行大面积样品的镀覆; ④通过控制电流、电压、溶液的组分、pH值、温度和浓度等实验参数,能精确地控制薄膜的厚度、化学组成、结构及孔隙率等; ⑤不需要真空,所需设备投资少,原材料利用率高,工艺简单,易于操作 电沉积法虽然工艺简单,但影响因素却相当复杂,薄膜性能不仅决定于电流、电压、温度、溶剂、溶液的pH值及其浓度、还受到溶液的离子强度、电极的表面状态等因素影响,尤其是用电沉积法制备理想的、复杂组成的薄膜材料较为困难。另外,对于基体表面上晶核的生成和长大速度不能控制,制得的化合物半导体薄膜多为多晶态或非晶态,性能不高。

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