脉冲激光沉积技术在磁性薄膜制备中的应用

脉冲激光沉积制膜(PLD)是近年来迅速发展起来的制膜新技术,首先简要介绍了脉冲激光沉积技术的原理、特点和优势以及在磁性功能薄膜研究中的应用,最后说明了该技术的最新发展趋势。

脉冲激光气相沉积技术现状与进展

介绍了脉冲激光沉积法(PLD)制备薄膜技术的原理、特点和这一研究领域的现状,着重介绍了脉冲激光沉积薄膜技术的研究动态和进展情况。大量研究表明,脉冲激光沉积法是一种最好的制备薄膜的方法之一。

紫外激光脉冲沉积法制备高温超导(Bi,Pb)_2Sr_2CaCu_2O_8薄膜的研究

用紫外脉冲激光沉积技术在单晶衬底上制备高温超导(Bi,Pb)2Sr2CaCu2O8薄膜,系统研究了不同镀膜参数对薄膜结晶质量的影响,获得了优化的镀膜工艺。并在较低温沉积、高温退火,以及高温沉积两种工艺下均获得了具有c轴取向、无杂相及无挥发(分解)的(Bi,Pb)2Sr2CaCu2O8薄膜。相比于高温沉积,低温沉积、高温退火制备的薄膜结晶质量更好。

硅基氧化铱薄膜的脉冲激光沉积及其微观结构研究

采用脉冲激光沉积技术，在Si（100）基片上制备了高致密的氧化铱（IrO2）薄膜，研究了不同沉积温度对薄膜结构的影响。利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对制备的IrO2薄膜进行了表征。结果表明：在20Pa氧分压，250℃～500℃范围内，得到的薄膜为多晶的IrO2物相，其晶粒尺寸和粗糙度随着沉积温度的升高而增加；所得到的IrO2薄膜表面粗糙度低，厚度均匀，与基片结合良好。

铌酸钾锂铁电薄膜的脉冲激光沉积与光学性能

以K2CO3、Li2CO3和Nb2O5为原料,采用固相反应法制备了铌酸钾锂陶瓷;以此为靶材,采用脉冲激光沉积技术在石英玻璃上沉积了铌酸钾锂薄膜,系统研究了沉积温度对铌酸钾锂薄膜组成与结构的影响。利用X射线衍射、拉曼光谱等测试手段对薄膜的结构进行表征,通过紫外-可见光分光光度计测试薄膜的光学透过率。结果表明:所制备的铌酸钾锂靶材结构致密;在衬底温度为700℃、氧分压10 Pa的条件下可以制备纯的铌酸钾锂薄膜,所得到的多晶薄膜呈(310)取向;光学性能测试显示所制备的铌酸钾锂薄膜在可见光范围内的光学透过率为90%左右。

短脉冲XeCl激光动力学模型及辉光抽运设计

以薄膜沉积、外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的 ,研究了XeCl动力学模型及辉光实现。采用辉光脉冲放电方法 ,实现了激光输出 ,根据动力学方程、XeCl激光四能级模型 ,计算了Xe Cl反应速率及密度。结果表明 ,辉光放电稳定 ,激光脉宽短 ,功率高 ,辉光放电体积大 ,激光脉宽 18ns,单脉冲能量4 5 0mJ ,矩形光斑 2cm× 1cm ,束散角 3mrad。动力学分析和系统模型成立 。

基于类金刚石沉积的短脉宽XeCl激光设计及脉宽分析

在气体配比HCl:Xe:He=0.12％:1％:98.88％实现了大功率短脉冲XeCl准分子激光器,以纳米异质结构、微观量子阱、表面微小尺度薄膜沉积,镀制金刚石薄膜、半导体薄膜、巨磁薄膜,及外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的,设计了高能量、短脉宽脉冲放电激励的XeCl准分子激光器新型结构,完成了脉冲波形测试。试验结果表明:激光脉宽最短13ns,单脉冲能量450mJ,矩形光斑大小2cm×1cm,束散角3mrad,最高重复频率5 Hz。验证了激光器结构、动力学速率方程、总结出了饱和增益、脉宽规律。产生的短脉宽激光热融蚀效应小,类金钢石材料对基底形成了良好的等离子溅射羽辉。

高气压预电离短脉冲XeCl准分子激光产生研究

研究了在高气压、大体积、泵浦功率1.3959MW·cm-3抽运下,产生的XeCl准分子激光光谱,波段307.7～308.5nm,结果显示有两个谱线峰值307.98和308.19nm,谱线最强的跃迁是B—X跃迁,脉冲宽度11.13ns。在气体配比HCl∶Xe∶He=0.1%∶1%∶98.9%下,采用预电离初始电子,产生稳定辉光放电过程,获得了0.5～5Hz,单脉冲能量450mJ,束散角3mrad,短脉冲的准分子激光。

沉积温度对ZnO薄膜波导的PLD生长影响的实验研究

采用PLD(脉冲激光沉积)技术在单晶硅(100)基片上制备出性能优良的ZnO薄膜,并通过XRD(X射线衍射仪)和SEM(扫描电镜)检测了其结晶情况,并分析了其沉积温度和结晶质量之间的相互关系,结果表明600℃时沉积的氧化锌薄膜材料的结晶性能最好。

激光分子束外延工艺用ZnO陶瓷靶材的研究

由改进的电子陶瓷工艺制备了ZnO(99.99%)高纯陶瓷靶材。用激光分子束外延(lasermolecularbeamepitaxy,L MBE))工艺,采用 这种靶材在蓝宝石基片上较低温度下生长了高结晶质量的ZnO半导体光电子薄膜。研究了ZnO高纯陶瓷靶材的烧结机理、微观结构及形貌, 认为靶材的后期烧结速率主要决定于氧空位扩散机制。根据辐照后靶材的电镜分析结果,对L MBE工艺中靶材表面与脉冲激光相互作用过 程中等离子体羽辉的形成过程及其动力学特征进行了研究,认为该等离子体羽辉是激光支持的燃烧波,其波前传播速度为亚声速并且沿靶材 法线方向,粒子的动力学特征使得L MBE工艺适于ZnO薄膜的二维平面生长。

脉冲激光沉积微粒控制技术的研究进展

脉冲激光沉积技术作为一种简单、通用和高效的薄膜生长技术,在科研和工业领域具有广泛的应用前景。在许多高科技应用中对薄膜质量的要求日趋严格,如何减少或消除薄膜内部和表面的微粒成为了亟待解决的问题。介绍了脉冲激光沉积技术中微粒出现的根源并讨论了各种微粒控制技术的优缺点,最后简要展望了脉冲激光沉积微粒控制技术的发展趋势。

一本值得推荐的专著——《脉冲激光沉积动力学原理》

脉冲激光沉积技术（PLD）是一种应用广泛的、先进的制备薄膜技术.相对于该技术的迅猛发展（尤其该技术的高频化和高强度化的发展态势）,

在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件

通过分析对比蓝宝石衬底和金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件的优缺点,指出了金属所具有的独特优异的物理及化学性能,以及金属作为衬底外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件的重大意义。详细介绍了国内外在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件的研究状况及所发展的相关外延技术。相比金属有机物气相沉积技术和分子束外延技术,脉冲激光沉积技术可以实现Ⅲ族氮化物的低温外延生长,从而克服金属有机物气相沉积技术和分子束外延技术采用的高温生长而导致金属衬底与外延薄膜间发生的剧烈界面反应,可以直接在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件。脉冲激光沉积技术为在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件开拓了广阔的前景。

氢化锂薄膜的应用研究

阐述了氢化锂薄膜在惯性约束聚变中的应用背景,介绍了多层膜间隔层和惯性约束聚变中靶丸燃料的研究现状及存在的问题,展望了利用脉冲激光沉积技术制备氢化锂薄膜用作多层膜间隔层和靶丸燃料的发展方向。

La_2Hf_2O_7栅介质薄膜的制备和结构表征

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上制备出高介电常数La2Hf2O7栅介质薄膜.利用X射线衍射(XRD)、同步辐射X射线反射(XRR)和X射线光电子能谱(XPS)测试了薄膜的微观结构和界面特性,以及退火处理对其的影响.结果表明,初始制备的薄膜呈非晶态,经1 000℃退火的后处理,晶化成晶态的La2Hf2O7薄膜;生长过程当中,La2Hf2O7与Si衬底之间形成硅氧化物和硅酸盐结构的界面层,界面层的厚度与生长条件密切相关,合适的生长条件或后处理措施可以有效地抑制硅氧化物界面层出现,进而提高La2Hf2O7栅介质薄膜的介电性能.

(Ce0.9Gd0.1O2-δ/ZrO2:8%(摩尔分数)Y2O3)n超晶格电解质薄膜的制备与特性

采用脉冲激光沉积技术(PLD),在SrTiO_3(STO)单晶片上依次沉积钇稳定氧化锆(ZrO_2∶8%(摩尔分数)Y_2O_3,YSZ)和氧化钆掺杂的氧化铈(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ),GDC)制备出5种不同调制周期数n(n=4,6,10,20,30)的(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)/ZrO_2:8%(摩尔分数)Y_2O_3)_n超晶格电解质薄膜。利用X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)和扫描电子显微镜(SEM),研究(GDC/YSZ)n超晶格电解质薄膜的形貌和晶体结构,发现薄膜表面颗粒生长致密、均匀,薄膜的界面处无元素扩散,外延生长状况良好,薄膜的结构优异。电化学测量研究表明,随着(GDC/YSZ)n超晶格电解质界面数的增加,其离子电导率相应增加,(GDC/YSZ)n=30超晶格电解质的离子电导率最大。

Co/BaTiO3纳米复合薄膜的PLD法制备及其Raman光谱

采用脉冲激光气相沉积(PLD)技术在MgO(100)衬底上生长了Co/BaTiO3纳米复合薄膜,利用原子力显微镜、透射电镜、X射线衍射(XRD)及Raman光谱等测试分析手段对Co/BaTiO3纳米复合薄膜进行测试分析。结果表明:薄膜表面均匀、致密,具有原子尺度的光滑性;Co纳米晶粒呈单分散、均匀分散在沿C轴呈单取向生长的BaTiO3单晶基体中;随着掺杂Co含量的增高,BaTiO3的Raman峰的峰强随之增大。

Optical and Electrical Properties of ZnO/CdO Composite Thin Films Prepared by Pulse Laser Deposition

有不同 CdO 内容的 ZnO/CdO 合成电影被脉搏激光免职技术获得。合成电影的结构、光、电的性质被 X 光衍射，光致发光和电的抵抗力大小分别地调查。结果证明紫外排放在在光致发光系列的一个经常的山峰位置。同时，他们的电的抵抗力减少到到 CdO 电影的价值的很低级的来临，它能被抵抗力的 Matthiessen 合成规则解释。在可见区域的低抵抗力和高发射度的怪癖启用对 optoelectronic 设备制造合适的这些电影。

原位XPS分析Al_2O_3作为势垒层的Er_2O_3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er_2O_3/Al_2O_3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al_2O_3作为势垒层的Er_2O_3与Si界面的电子结构。XPS结果表明,Al_2O_3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al_2O_3时没有变化,说明Al_2O_3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er_2O_3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er_2O_3与Si的界面不太稳定,但随着Al_2O_3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用。