脉冲激光沉积(激光分子束外延)系统特点

激光分子束外延激光分子束外延（Laser Molecular Beam Epitaxy，简称LM-EBE）是一种用于生长单晶薄膜的先进材料制备技术。

它基于分子束外延（MBE）技术，通过引入激光束来激发反应物质分子，从而实现对薄膜的精确控制和生长。

激光分子束外延技术是在分子束外延技术的基础上的进一步发展。

传统的分子束外延技术主要依靠热源来提供能量，使反应物质分子蒸发并沉积在衬底表面。

而激光分子束外延技术则利用激光束的高能量和高浓度，来激发反应物质分子，使其在表面进行化学反应并形成薄膜。

激光分子束外延技术具有许多优势。

首先，激光束的高能量和高浓度可以提供更高的表面温度，从而使反应物质分子更容易发生反应和扩散。

其次，激光束的聚焦能力非常强，可以实现对薄膜生长过程的精确控制。

此外，激光分子束外延技术还具有高速生长、高纯度、低掺杂、低损伤等特点。

激光分子束外延技术在材料科学、电子器件制备等领域具有广泛应用。

例如，在半导体器件制备中，通过激光分子束外延技术可以生长出高质量的异质结构，实现不同材料之间的无缝连接，从而提高电子器件的性能。

此外，激光分子束外延技术还可以用于磁性材料、光电材料、生物材料等的制备。

为了实现高质量的薄膜生长，激光分子束外延技术需要考虑多个因素。

首先，要选择适合的激光源，激光的波长和功率对薄膜生长有重要影响。

其次，要控制好激光束的聚焦和扫描，以实现对薄膜生长过程的精确控制。

此外，还要考虑反应物质分子的供应和扩散，以及衬底的表面处理等因素。

激光分子束外延技术是一种先进的材料制备技术，通过利用激光束的高能量和高浓度，实现对薄膜生长过程的精确控制。

它在材料科学、电子器件制备等领域具有广泛应用前景。

随着技术的不断进步和发展，相信激光分子束外延技术将在未来发挥越来越重要的作用。

脉冲激光沉积pld技术及其应用脉冲激光沉积（PLD）技术及其应用一、简介脉冲激光沉积（pulsed laser deposition，PLD）是一种新型的无接触沉积技术，可以在均匀度、速度和性能等方面显著优于传统的技术。

PLD可以用于制备各种氧化物、碳化物和硫化物薄膜材料，如氧化铟锡、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化钒和氧化铈等。

它可以在各种条件下用于定向长晶生长以及相变等研究。

此外，还可以用来生产无机复合薄膜及多层结构膜。

PLD技术可以分为单相和复合技术。

单相PLD是将质子束凝聚为很小的脉冲，并将其射入物质中来实现沉积。

复合PLD则是将物质以脉冲的形式从质子束中发射出来，并将其凝聚在某个表面上形成复合膜，从而达到沉积的目的。

二、原理PLD技术主要由激光光源、脉冲控制器和沉积炉组成，其中脉冲激光沉积（PLD）是一种把脉冲激光束从被沉积材料中激出的新型沉积技术，它的有点是同时允许对较高温度的材料，特别是金属，进行沉积。

PLD的原理是通过激光照射材料，使之形成脉冲辐射，然后将辐射辐射到壁上，使原子能被吸收，然后沉积在被沉积材料的表面上，从而形成沉积膜。

三、应用1、用于材料表面改性由于PLD技术可以用于制备各种氧化物、碳化物和硫化物薄膜，因此可以用于材料表面改性。

通过将薄膜材料涂覆在表面上，可以改变表面的光学、电学等性能，从而提高材料的可利用性。

例如，金属钛的PLD硫化膜可以改善钛的耐蚀性，而钛酸锆的PLD碳化膜可以改善钛的耐热性。

2、用于功能型材料的制备PLD技术还可以用于制备功能型材料，如氧化锆基杂化膜、氧化锗基杂化膜、氧化铝基杂化膜、氧化锰基杂化膜和氧化钛基杂化膜等。

这些材料具有独特的光学、电学和力学性能，可以用于电子器件、传感器、高性能涂料和纳米结构等的制备。

3、用于光刻光学元件的制备PLD技术还可以用于光刻光学元件的制备。

这种技术可以生产折射率高的氧化锆膜，从而可以改善光学系统的像散和成像质量。

脉冲激光沉积(激光分子束外延)系统特点本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March脉冲激光沉积技术所谓“脉冲激光沉积技术”是将脉冲准分子激光所产生的高功率脉冲激光束聚焦作用于真空室内的靶材表面，使靶在极短的时间内加热熔化、气化直至使靶材表面产生高温高压等离子体，形成一个看起来像羽毛状的发光团—羽辉；等离子体羽辉垂直于靶材表面定向局域膨胀发射从而在衬底上沉积形成薄膜。

脉冲激光沉积（PLD）是一种新型的制膜技术，PLD制备薄膜大体可分为三个过程：激光与靶材相互作用产生等离子体；等离子体在空间的输运；等离子体在基片上沉积形成薄膜。

与其它制膜技术相比，PLD具有以下特点和优势：一、所沉积形成的薄膜可以和靶材成分保持一致。

由于等离子体的瞬间爆炸性发射，不存在成分择优蒸发效应以及等离子体发射的沿靶轴向的空间约束效应，因此膜与靶材的成分保持一致。

由于同样的原理，PLD可以制备出含有易挥发元素的多元化合物薄膜。

二、可在较低温度下原位生长织构膜或外延单晶膜。

由于等离子体中原子的能量比通常蒸发法产生的离子能量要大得多，原子沿表面的迁移扩散更剧烈，故在较低温度下也能实现外延生长，而低的脉冲重复频率也使原子在两次脉冲发射之间有足够的时间扩散到平衡的位置，有利于薄膜的外延生长。

PLD 的这一特点使之适用于制备高质量的高温超导、铁电、压电、电光等多种功能薄膜。

三、能够获得连续的极细薄膜，制备出高质量纳米薄膜。

由于高的离子动能具有显著增强二维生长和抑制三维生长的作用，故PLD促进薄膜的生长沿二维展开，并且可以避免分离核岛的出现。

四、生长速率较快，效率高。

比如，在典型的制备氧化物薄膜的条件下，1小时即可获得1微米左右的膜厚。

五、生长过程中可原位引入多种气体，包括活性和惰性气体，甚至它们的化合物。

气氛气体的压强可变范围较大，其上限可达1torr.甚至更高，这点是其它技术难以比拟的。

PZT 材料的制备方法及特点1Mocvd 法 (1)2溶胶凝胶法 (1)3脉冲激光法 (2)4溅射法 (3)5激光分子束外延 (L-MBE) 法 (3)薄膜制备是现代材料科学的一种重要技术。

目前常用的 PZT 薄膜制备方法主要有4种:金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法、溶胶凝胶法(Sol-Gel)、脉冲激光法(PLD)、溅射法和激光分子束外延 (L-MBE)法。

1Mocvd 法金属有机化合物化学气相沉积 (MOCVD) 是20世纪 80年代发展起来的新技术，是利用金属有机化合物在化学相沉积系统中的热解反应来沉积各种薄膜材料的。

由于是利用金属的有机物作为参与反应的气体，所以可大大降低反应所需的温度。

MOCVD 工艺主要原理为：将反应气体和气化的金属有机物前体溶液通过反应室，经过热分解沉积在加热的衬底上形成薄膜。

此法主要优点是薄膜生长速率快，可制备大面积薄膜，能精确控制膜的化学组分和厚度。

但这种方法受制于金属有机源(MO)的合成技术，难以找到合适的金属有机源，仅能用于少数几种薄膜的制备。

采用此方法已制备出PT, PZT, PLZT, BT及LN等铁电薄膜。

2溶胶凝胶法SOL-GEL 法是制备材料的湿化学方法中一种崭新的方法。

1864年 JJ.Ebelmen 首先开展了这方面的研究工作。

20世纪 30年代 W Geffcken 利用金属醇盐水解和胶凝化制备了氧化物薄膜，从而证实了这种方法的可行性 .但直到 1971年德国学者H.Dislich 利用 SOL-GEL 法成功制备出多组分玻璃之后， SOL-GEL 法才引起科学界的广泛的关注，并得到迅速发展。

从 80 年代初期， SOL-GEL 法开始被广泛应用于铁电材料、超导材料、冶金粉末、陶瓷材料、薄膜的涂复及其它材料的制备等。

此外，SOL-GEL 法也是本课题用于制备 PZT 铁电薄膜的方法。

简单的讲，溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。

脉冲激光沉积技术
王萍;解廷月;李海
【期刊名称】《山西大同大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(024)004
【摘要】薄膜技术作为一种有效的手段为材料的集成和器件的制备提供了坚实的基础.本文主要介绍脉冲激光沉积技术的基本原理、特点、优点和缺点.该方法尤其适合用来生长多组分、化学结构复杂的过渡金属氧化物薄膜.
【总页数】4页(P19-22)
【作者】王萍;解廷月;李海
【作者单位】山西大同大学物理与电子科学学院,山西,大同,037009;山西大同大学物理与电子科学学院,山西,大同,037009;山西大同大学物理与电子科学学院,山西,大同,037009
【正文语种】中文
【中图分类】TN24
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