基于ecr等离子体辅助脉冲激光沉积薄膜沉积和原位掺杂.pdf

的生长。本论文以∧ぁ薄膜和篍∧の>咛宓亩韵蟛牧希摘要本论文的主要内容是在激光和等离子体特性研究的基础上进行激光和等离子体的应用探索,摸索一种新的材料制备方法—基于电子回旋共振等离子体辅助脉冲激光沉积的薄膜沉积和原位掺杂。利用该方法进行了以下三种材料的制备尝试:,薄膜、氮化镓∧ず筒纛锏;镓:∧ぃ煌ü牧系闹票浮⒀返姆治霰碚骱筒牧现票腹痰目疾欤探讨了其中相关的激光和等离子体的作用和薄膜生长机理;以这三种薄膜材料的制备为例,演示了所摸索的方法的适用性,也可为其它材料的制备以及激光和等离子体的其它应用提供参考。制备技术,已经成功地应用于多种薄膜材料的制备。电子回旋共振珽⒉ǚ诺缈梢栽诘凸ぷ髌瓜虏芏雀摺⒌缋攵雀摺纯度高的等离子体,我们把这两种技术结合起来发展成新的甈成膜方法。这种方法综合了赡ず虴微波放电等离子体的特点:基于强烈非平衡过程的脉冲激光烧蚀可以突破某些平衡热力学的限制;脉冲激光对靶烧蚀产生的粒子具有较高的动能和位能,这使得低温成膜成为可能;壤胱犹逄峁┐罅化学活性成分,他们易于与激光烧蚀的产物反应;壤胱犹宥猿牡椎姆还利于高质量膜层的形成。这一方法特别适宜于低温条件下化合物的形成和薄膜呛薪鸶帐峁沟姆蔷寄ぃ行矶嘤虢鸶帐嗨频男阅埽缬捕高、化学性质稳定、热导率高和带隙宽、击穿电压高等,因此可以广泛地用作其它材料的保护层。且恢殖S玫闹票窪薄膜的方法。本论文改进了这一方法,采用石墨作为靶材料,在非化学活性的驳壤胱犹寤肪中激光烧蚀石墨靶、以驳壤胱犹甯ㄖ穆龀寮す獬粱椒ㄖ票窪薄膜。我们以多晶为靶材料,在活性的5壤胱犹寤肪持屑す馍帐、用5壤胱犹甯ㄖ穆龀寮す獬粱椒ㄔ诘臀绿跫潞铣芍票噶∧ぁU獠糠值墓ぷ魑狪化合物薄膜的合成制备摸索了一种新的途径,也是把活性的壤胱犹遄魑8ㄖ吹姆从β龀寮す獬粱囊桓龀⑹裕云迨凳〦微波放电除了为化合物薄膜的合成制各提供高度活性的化学气相环境外,低能活性氮等离子体对衬底和生类金刚石碳脉冲激光沉积,是近年来发展起来的一种薄膜过材料的制备进行甈这一新方法的摸索。长中的膜层表面的轰击还可以促进化合物的形成和膜层生长。基于壤胱犹甯ㄖ龀逑獬粱谋∧
前较多的尝试是采用稀土注入和薄膜生长过程中的原位掺杂,包括液相外延、分子束外延和金属有机化学气相沉积。尽管它们都有独到之处,但前者主要还存在我们采用壤胱犹甯ㄖ乃ḿす馑ò泄采帐捶椒ń谢誓げ愕某粱拖土元素的原位掺杂,可以保障掺杂的均匀性,并能有效控制样品的掺杂浓度和均匀性。这方面的工作是在成功制备∧せ∩辖械模谟肊氮等离子体辅助脉冲激光沉积誓さ耐保硪宦龀寮す馍帐碋惺迪侄訥的原位掺杂,还可以通过改变两激光束的重复频率比方便地控制掺杂浓度。外,还具有组合灵活、参数改变方便等特点,因而经过发展和完善可以广泛适用关键词:激光,电子回旋共振微波放电,等离子体,脉冲激光烧蚀和沉积,离子体辅助沉积,类金刚石薄膜,氮化镓薄膜,掺铒氮化镓薄膜稀土掺杂的Ⅱ灏氲继寤衔镉捎谠诳杉ǘ蔚亩捞氐姆⒐獾男阅埽得它在光发射及光显示领域的可能应用引起学术界的关注。从材料制备上看,目容易造成基质材料的损伤和注入不均匀的问题,后者则往往不易提高掺杂浓度。本论文通过三种薄膜材料的制备,探索了一种将激光和壤胱犹褰岷起来在材料制备上的新应用,同时也显示所摸索的方法除了具有上面所述的特点于多种薄膜材料的制备。等基于壤胱犹甯ㄖ龀寮す獬粱谋∧こ粱驮徊粼摘要复旦大学硕士学位论文
:琱緂甤甒/琯,,;..基于壤胱犹甯ㄖ龀寮す獬粱谋∧こ粱驮徊粼摘要篍琣琾瑆甌’,珼.—·,复旦大学硕士学位论文籧.
.瑃甀—瑆,...,基于等离子体辅助脉冲激光沉积的薄膜沉积和原位掺杂摘要...,,簂,,珿:复旦大学硕士学位论文.
,【。由于激光具有良好的单色性、空间和时间的相干性以及很高的强度等新的特点,因此很快被广泛地用于科学研究和实际应用。研究人员发现使用高强度激光很容易使材料烧蚀使之蒸发汽化,这一发现提示人们,利用激光烧蚀可以进行薄膜的沉积。这一想法也很快在年被蚑热说玫街な。但在此后的二十余年里,它并没有引起人们足够的重视,相关研究和应用的进展也不显著。年等人利用脉冲激光沉积技术在高温超导薄膜制备方面取得了开创性的成功芸煲鹆巳嗣嵌訮关的理论和实验研究迅速展开。峭ü崖龀寮す馐劢沟讲牧表面、较高峰值功率的激光在凝聚材料表面形成一个很小的局部高温区,在极短时间内使材料表面迅速熔化蒸发并形成局域、瞬变的等离子体。激光烧蚀等离子体具有较高的电离度,其中的离子和电子可达几千奈露萚。激光对固体烧蚀的物理过程十分复杂,包含了固体中的电子与激光辐射之间的能量耦合、电子将激光能量向晶格的转移而引起的固体对激光能量的吸收、表层材料的烧蚀和等离子体的形成