PLD激光脈沖沉積技術(shù)

NPD-4000（A）全自動(dòng)PLD脈沖激光沉積系統(tǒng)機(jī)制：

PLD的系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，相反，它的原理卻是非常復(fù)雜的物理現(xiàn)象。它涉及高能量脈沖輻射沖擊固體靶時(shí)，激光與物質(zhì)之間的所有物理相互作用，亦包括等離子羽狀物的形成，其后已熔化的物質(zhì)通過(guò)等離子羽狀物到達(dá)已加熱的基片表面的轉(zhuǎn)移，及z后的膜生成過(guò)程。所以，PLD一般可以分為以下四個(gè)階段：

1. 激光輻射與靶的相互作用

2. 熔化物質(zhì)的動(dòng)態(tài)

3. 熔化物質(zhì)在基片的沉積

4. 薄膜在基片表面的成核（nucleation）與生成

在*階段，激光束聚焦在靶的表面。達(dá)到足夠的高能量通量與短脈沖寬度時(shí)，靶表面的一切元素會(huì)快速受熱，到達(dá)蒸發(fā)溫度。物質(zhì)會(huì)從靶中分離出來(lái)，而蒸發(fā)出來(lái)的物質(zhì)的成分與靶的化學(xué)計(jì)量相同。物質(zhì)的瞬時(shí)溶化率大大取決於激光照射到靶上的流量。熔化機(jī)制涉及許多復(fù)雜的物理現(xiàn)象，例如碰撞、熱，與電子的激發(fā)、層離，以及流體力學(xué)。

在第二階段，根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)定律，發(fā)射出來(lái)的物質(zhì)有移向基片的傾向，并出現(xiàn)向前散射峰化現(xiàn)象。空間厚度隨函數(shù)cosnθ而變化，而n>>1。激光光斑的面積與等離子的溫度，對(duì)沉積膜是否均勻有重要的影響。靶與基片的距離是另一個(gè)因素，支配熔化物質(zhì)的角度范圍。亦發(fā)現(xiàn)，將一塊障板放近基片會(huì)縮小角度范圍。

第三階段是決定薄膜質(zhì)量的關(guān)鍵。放射出的高能核素碰擊基片表面，可能對(duì)基片造成各種破壞。下圖表明了相互作用的機(jī)制。高能核素濺射表面的部分原子，而在入射流與受濺射原子之間，建立了一個(gè)碰撞區(qū)。膜在這個(gè)熱能區(qū)（碰撞區(qū)）形成后立即生成，這個(gè)區(qū)域正好成為凝結(jié)粒子的z佳場(chǎng)所。只要凝結(jié)率比受濺射粒子的釋放率高，熱平衡狀況便能夠快速達(dá)到，由於熔化粒子流減弱，膜便能在基片表面生成。

NPD-4000（A）全自動(dòng)PLD脈沖激光沉積系統(tǒng)概述：該系統(tǒng)為PC計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制的立柜式系統(tǒng)，具有占地面積小、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。占地面積尺寸為26"x42"x44"。不銹鋼立柜，帶Auto Load/Unload自動(dòng)上下載片功能，帶預(yù)真空鎖。

主要優(yōu)點(diǎn)：

1. 易獲得期望化學(xué)計(jì)量比的多組分薄膜，即具有良好的保成分性；

2. 沉積速率高，試驗(yàn)周期短，襯底溫度要求低，制備的薄膜均勻；

3. 工藝參數(shù)任意調(diào)節(jié)，對(duì)靶材的種類(lèi)沒(méi)有限制；

4. 發(fā)展?jié)摿薮螅哂袠O大的兼容性；

5. 便于清潔處理，可以制備多種薄膜材料。