溅射法制备纳米薄膜材料及进展(下)

2007/8/10 15:04:24

2.3 磁控溅射法离子束溅射法成薄膜过程中可把衬底控制在较低的温度范围，它不仅能溅射各种合金和难熔金属，而且可以溅射像SiO2这样的绝缘膜。溅射膜具有较好的均匀性、重复性以及良好的台阶覆盖，同时溅射膜可以较精确控制，对于制造细小尺寸的绝缘膜更为有利[9]。但由于溅射中使用高电压和气体，仪器装置较为复杂，纳米材料的形成受溅射气氛的影响较大，沉积速率也较低。而随之发展起来的射频磁控溅射技术就可同时达到快速和低温的要求，其装置结构如图3所示[10]。用射频磁控溅射法制取的SiO2膜具有结构致密、纯度高等优点[10]。控溅射是一种溅射镀膜法，它对阴极溅射中电子使基片温度上升过快的缺点加以改良，在被溅射的靶极（阳极）与阴极之间加一个正交磁场和电场，电场和磁场方向相互垂直。当镀膜室真空抽到设定值时，充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁)之间施加几百伏电压，便在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，氩气被电离。在正交的电磁场的作用下，电子以摆线的方式沿着靶表面前进，电子的运动被限制在一定空间内，增加了同工作气体分子的碰撞几率，提高了电子的电离效率。电子经过多次碰撞后，丧失了能量成为 “最终电子”进入弱电场区，最后到达阳极时已经是低能电子，不再会使基片过热。同时高密度等离子体被束缚在靶面附近，又不与基片接触，将靶材表面原子溅射出来沉积在工件表面上形成薄膜。而基片又可免受等离子体的轰击，因而基片温度又可降低。更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜[5]。射频溅射的质量受到预抽真空度、溅射时的氩气压强、溅射功率、溅射时间、衬底温度等因素的影响，要想得到理想的溅射膜，必须优化这些影响因素[11]。纳米薄膜的获得主要通过两种途径：(1)在非晶薄膜晶的过程中控制纳米结构的形成；(2)在薄膜的成核生长过程中控制纳米结构的形成，其中薄膜沉积条件的控制极为重要。在溅射过程中,采用高的溅射气压、低的溅射易于得到纳米结构的薄膜[12]。美国B.G.Potter和德国慕尼黑工大Koch研究组都采用溅射法制备纳米半导体镶嵌在介质膜内的纳米复合薄膜。Baru等人利用Si和SiO2组合靶进行射频磁控溅射获得了Si/SiO2纳米镶嵌复合薄膜发光材料。溅射法镀制薄膜原则上可溅射任何物质，可以方便地制备各种纳米发光材料，是应用较广的物理沉积纳米复合薄膜的方法[13]。日本东北大学工学院的研究人员，也于不久前在制取多层膜纳米复合磁体方面取得进展。他们运用射频磁控溅射法制备了Nd-Fe-B-Fe多层膜和Nd- Fe-B单层膜，采用Nd13Fe70B17合金靶溅射。有关研究取得了多项有意义的数据[14]。 3 我国纳米材料的研究及其展望我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料，研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导CVD、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置；发展了化学共沉淀、溶胶-凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法，做到纳米微粒的尺寸可控；研制成了性能优良的多种纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新，取得了重大的进展。近年来，建立和发展了制备纳米结构组装体系的多种方法，特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验，已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进一步研究纳米结构和准一维纳米材料的物性，推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全，达到了国际90年代末的先进水平[15]。可以预言，随着纳米科学技术的飞速发展，会有越来越多的新型纳米材料得到广泛的应用，引发相关产业发生巨大的变革。信息来源：中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室

上一篇：硬硅钙复合高温涂料的开发应用

下一篇：溅射法制备纳米薄膜材料及进展(上)

资讯类别

新闻资讯

技术文章

标准法规

行业展会

图片新闻

阅读排行