薄膜沉积的化学方法省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法六、有机金属化合物CVD（MOCVD，MetalOrganicCVD）：概念：利用低气化温度有机金属化合物加热分解而进行气相外延生长薄膜CVD方法，主要用于各种化合物、半导体薄膜气相生长。六、有机金属化合物CVD（MOCVD，MetalOrganicCVD）：七、等离子体增强CVD（PECVD，PlasmaEnhancedCVD）：1）概述：①概念：在低压化学气相沉积过程进行同时，利用辉光、电弧、射频、微波等伎俩促使反应气体放电产生等离子体，从而对反应沉积过程施加影响CVD技术。②基本特征：■应用等离子体CVD方法；■采取低温等离子体（当地温度、电子温度）；■沉积时，基片温度很低；■薄膜性能比其它CVD方法更佳。七、等离子体增强CVD（PECVD，PlasmaEnhancedCVD）：④等离子体组成：⑤等离子体作用：高能自由电子平均能量达1~20eV，足以使大多数气体电离/分解电子动能代替热能成为主要气体分解、活化驱动力粒子相互作用可很快取得高能态、高化学活性和高反应能力，而基片不会因额外加热而受损！⑥PECVD与其它CVD方法根本区分：1)等离子体中高能自由电子为化学反应提供了激活能Ea；2)气体分子分解、化合、激发和电离主要来自电子与气体分子碰撞作用；3)低温下即可形成高活性化学基团；4)低温薄膜沉积得以实现。⑦低温实现CVD沉积好处：可防止七、等离子体增强CVD（PECVD，PlasmaEnhancedCVD）：⑧PECVD沉积薄膜主要微观过程：⑨PECVD分类：七、等离子体增强CVD（PECVD，PlasmaEnhancedCVD）：七、等离子体增强CVD（PECVD，PlasmaEnhancedCVD）：4）直接激发式微波谐振型PECVD装置：①工作原理：谐振腔套在石英管之外，微波天线(同轴线内导体)将微波能量耦合至谐振腔内后，在腔内形成微波电场驻波并引发谐振。(工业用微波频率普通为2.45GHz，波长12cm)通有反应气体石英管穿过微波电场幅值最大谐振腔中心部位，当微波电场强度超出气体击穿场强时，气体电离形成等离子体。在等离子体下游放置基片并调整至适当温度，就可取得CVD薄膜沉积。②主要优点：■无电极放电，不存在污染问题；■微波能量更高，可在低压下实现气体电离，等离子体电荷密度更高，薄膜成份更纯净。5）电子盘旋共振（ECR，ElectronCyclotronResonance）PECVD：①工作原理：微波能量由长方形波导窗耦合进入反应器，使其中反应气体击穿电离形成等离子体。为深入提升等离子体电荷密度，还外加一个与微波电场相垂直磁场。电子受力：5）电子盘旋共振（ECR，ElectronCyclotronResonance）PECVD：①工作原理：电子在流场压力及电磁场共同作用下，首先向下游移动，首先还以谐振频率发生高速盘旋运动，电子运动路径电子与气体分子发生碰撞促使其电离几率等离子体密度显著（>>1012e/cm3）ECR装置实际上就是一个超高电荷密度离子源，其产生等离子体含有极高电荷密度和活性！②ECRPECVD基本特点：■需要高真空环境：P=10-1~10-3Pa；■气体电离程度靠近100%，比普通PECVD高3个数量级以上；■ECR离子束既是沉积物活性基团，又带有很高能量。③ECRPECVD优势：●ECR是方向、能量可控离子源对复杂形状样品覆盖性好！●沉积离子都带有几个eV能量改进表面扩散薄膜致密、性能好！●低气压低温沉积、沉积速率高、无电极污染。④应用：广泛用于沉积硅酸盐、半导体、光学/光伏材料薄膜。6）关于PECVD小结：①PECVD不能替换其它CVD方法；②PECVD沉积薄膜质量优于传统CVD；③PECVD应用广泛，但成本可能很高；④PECVD主要优点在于：■低温沉积；■薄膜内应力小、不易破损；■薄膜介电性能好；■化学反应没有温度依赖性。课后作业：1、化学方法制备薄膜主要特征是什么？基本分类怎样？2、画出CVD基本工作原理框图。3、举例说明CVD六种主要化学反应类型。4、分析对比激光辅助CVD、光化学气相沉积和PECVD异同点。2薄膜沉积化学方法2薄膜沉积化学方法二、镀膜原理：1）阳极为目标金属，阴极普通采取石墨电极；2）薄膜生长为动态平衡过程，现有金属氧化物形成，也有阳极金属及其氧化物溶解；3）总反应式为：2Al+3H2OAl2O3+