Что такое импульсное лазерное осаждение (PLD)?
Импульсное лазерное осаждение — это метод физического осаждения из паровой фазы. В этом процессе мощный импульсный лазерный луч центрируется на мишени внутри вакуумной камеры. Лазерный луч испаряет целевой материал и осаждает его в виде тонкой пленки на подложке. Процесс включает испарение, абляцию, образование плазмы и отшелушивание.
В 1965 году Смит и Тернер осуществили первое импульсное лазерное осаждение с использованием рубинового лазера. Однако качество объектов, полученных этим процессом, уступало тем, которые были получены другими методами осаждения тонких пленок. Большой прорыв для PLD произошел в 1987 году, когда Д. Диккамп, Синди Ву и Т. Венкатесан нанесли тонкую пленку оксида иттрия, бария, меди на высокотемпературный полупроводник с помощью лазерного осаждения. Полученный ими продукт имел превосходное качество по сравнению с продуктом, полученным другими методами осаждения тонких пленок.
Факторы, влияющие на скорость нанесения PLD
Пять основных факторов влияют на скорость осаждения при использовании импульсного лазерного осаждения.
Целевой материал
Целевой материал является одним из важных факторов, влияющих на скорость осаждения. Толщина и температура плавления целевого материала влияют на скорость осаждения. Целевые материалы меньшей толщины и низкой температуры плавления имеют более высокую скорость осаждения.
Лазерная импульсная энергия
Чем больше энергия лазерного импульса, тем выше скорость процесса осаждения.
Частота повторения лазера
При прочих равных условиях более высокая частота повторения лазера приводит к более высокой скорости осаждения.
Температура подложки
Когда подложка имеет высокую температуру, скорость осаждения увеличивается.
Расстояние между мишенью и подложкой
Расстояние между мишенью и подложкой оказывает огромное влияние на скорость осаждения. Чем больше расстояние между мишенью и подложкой, тем выше скорость осаждения.
Тип газа
Во многом тип газа определяет давление в камере. Более высокое давление в камере приводит к снижению скорости осаждения.
Преимущества импульсного лазерного осаждения
Импульсное лазерное осаждение является популярным выбором для осаждения тонких пленок из-за его многочисленных преимуществ. Эти преимущества включают в себя:
Простая концепция
Импульсное лазерное осаждение — это простая для понимания концепция. Этот процесс просто требует фокусировки лазерного луча на целевом материале для его испарения и нанесения на подложку.
Единообразие
Изделия, покрытые этим методом, обычно имеют равномерное тонкопленочное осаждение по сравнению с изделиями, покрытыми другими методами.
Удобство
PLD — довольно удобный процесс. Он может работать при низких температурах. Кроме того, он гибок и совместим с различными целевыми материалами.
Точность
Импульсное лазерное напыление — это точный процесс. Он работает с высоким уровнем контроля.
Устойчивое развитие
Этот процесс не представляет никакой экологической угрозы и не требует чрезвычайно высокой энергии. Это экологически безопасный метод нанесения тонких пленок.
Ограничения импульсного лазерного осаждения
Несмотря на все преимущества импульсного лазерного напыления, оно имеет некоторые ограничения, над которыми до сих пор работают. Его ограничения заключаются в следующем:
Медленная скорость осаждения
Средняя скорость осаждения в PLD низкая. Следовательно, он менее идеален для покрытия подложек с большой площадью поверхности, чем другие методы.
Расходы
Импульсное лазерное напыление является довольно дорогим методом нанесения тонких пленок. По этой причине он наиболее подходит для высокотехнологичных приложений.
Качество
В некоторых случаях на нанесенной пленке присутствуют частицы целевого материала. Эти частицы снижают качество пленки.
Заключение
Импульсное лазерное напыление является отличным методом получения тонких пленок. Продолжаются исследования путей развития технологий лазерного осаждения. Это означает, что в будущем PLD станет только популярнее.