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脉冲激光沉积成膜物理成膜方法什么是脉冲激光沉积成膜PLD的优点PLD的缺点PLD的物理机制PLD的应用前景物理成膜方法物理气相沉积方法分子束外延成膜脉冲激光沉积成膜（PLD）a)热蒸发和电子束蒸发b)溅射沉积c)离子成膜方法脉冲激光沉积成膜（PLD）1960年，激光首次出现。自此以后，激光受到多方面应用，发展成为强效的工具。激光对物料加工的帮助，效果尤其显著。激光具有许多独特的性质，例如狭窄的频率带宽、相干性以及高能量密度。通常，光束的强度足以汽化最坚硬与最耐热的物料。再加上激光精确、可靠、具备良好的空间分辨能力（这些出色表现，所以得到功能薄膜、物料改造、物料表面加热处理、熔接，及微型图案等工业广泛使用。除此之外，多组分物质能够溶化，并沉积在底物上，形成化学计量薄膜。最后提及的这个激光应用技术，就是所谓的脉冲激光沉积（简称PLD）。脉冲激光束聚焦在固体靶的表面上。在表面大量吸收电磁辐射，导致靶物质快速蒸发。蒸发的物质由容易逃出与电离的物质组成。如果溶化作用在真空之下进行，蒸发的物质本身会实时在靶表面上形成光亮的等离子羽状物。简单来说，脉冲激光沉积PLD(PulsedLaserDeposition)就是脉冲激光光束聚焦在固体靶面上，激光超强的功率使得靶物质快速等离子化，然后溅镀到目标物上。基本过程PlusedlasertargetsubstratePLD过程中产生的典型等离子羽状物。一.应用PLD非常方便，过程中须要控制的参数只有几个，例如激光能量通量与脉冲重复频率。二.与其它溅镀技术相比，利用PLD技术的靶体积细小。借着连续溶化混杂的靶，制造不同物质的多层膜，十分容易。三.透过控制脉冲的数量，可以精密调节薄膜厚度至单原子层。PLD的优点四.PLD最重要的特色，是沉积膜保留了靶的化学计量成分。这是由于脉冲激光照射，使靶表面的加热速率极高所致。这个原因导致靶的组分元素或化合物一致蒸发，无须理会个别的蒸发点。也由于溶化物质的高加热速率，晶体膜的激光沉积比其它薄膜生成技术，要求更低的衬底温度。因此，半导体与它下面的集成电路能够抑制热降解。PLD的优点五.由于激光光子能量很高，可溅射制备很多困难的镀层：如高温超导薄膜，陶瓷氧化物薄膜，多层金属薄膜等；PLD可以用来合成纳米管，纳米粉末等。PLD的优点一个是薄膜被溅污，或有微粒沉积在薄膜上。引致溅污的物理机制包括：表面下的沸腾、冲击波反冲压力造成的液态层喷溅，以及层离。微粒的体积可能有几微米那么大。这些微粒非常阻碍随后膜层的形成，亦大大影响薄膜的导电特性。PLD的缺点另一个是由于激光的绝热膨胀导致溶化核素分布角度狭窄，在靶表面形成等离子羽状物及凹痕。这些弊端削弱了PLD生产大面积均匀薄膜的用处，PLD因此未能在工业上大展身手。最近有人提出了补救措施，插入障板能够有效阻挡大微粒，转动靶与底物有助于形成较大的均匀薄膜。PLD的缺点PLD的系统设备简单，相反，它的原理却是非常复杂的物理现象。它涉及高能量脉冲辐射冲击固体靶时，激光与物质之间的所有物理相互作用，亦包括等离子羽状物的形成，其后已熔化的物质通过等离子羽状物到达已加热的基片表面的转移，及最后的膜生成过程。PLD的物理机制PLD一般可以分为以下四个阶段：1.激光辐射与靶的相互作用2.熔化物质的动态3.熔化物质在基片的沉积4.薄膜在基片表面的成核与生成自1987年成功制作高温的超导膜开始，用作膜制造技术的脉冲激光沉积获得普遍赞誉，并吸引了广泛的注意。过去十年，脉冲激光沉积已用来制作具备外延特性的晶体薄膜。PLD的应用前景陶瓷氧化物、氮化物膜、金属多层膜，以及各种超晶格都可以用PLD来制作。近来亦有报告指出，利用PLD可合成纳米管、纳米粉末，以及量子点。关于复制能力、大面积递增及多级数的相关生产议题，亦已经有人开始讨论。因此，薄膜制造在工业上可以说已迈入新纪元。PLD的应用前景对激光器要求尽可能避免热效应：激光波长越短，越容易实现“冷加工”。所以193nm,248nm的准分子激光器和266nm,355nm的高次谐波ND:YAG固态激光器为常用的。大能量，短脉冲创造要超过靶材的阈值的功率密度对激光器要求比较高的重复频率，提升溅射速度。激光器使用简单，寿命长，易于维护（这一点Nd:YAG固态激光器要好于准分子激光器）TheendThankyou！