PDF《！＂等离子体系统梯度磁场对沉积》

!"等离子体系统梯度磁场对沉积 ()*+: , 薄膜特性研究! 胡跃辉!) 阴生毅!) 陈光华!) " 吴越颖!) 周小明#) 周健儿#) 王青!) 张文理!) !) (北京工业大学材料科学与工程学院,北京 !$$$##) #) (景德镇陶瓷学院,景德镇 %%%$$!) (#$$% 年&月!' 日收到;

#$$% 年!! 月#! 日收到修改稿) 分别研究了磁场线圈电流为 !!()# 和!%&)&* 以及 !%&)&* 并在加热台下加放 +,-.

永磁体的方法, 来改变单磁 场线圈分散场 /01-2 -34 系统等离子体室及沉积室磁场形貌5用洛伦兹拟合定量地得到了三种磁场形貌的磁场 梯度5研究了磁场梯度对沉积 67+8:

9 薄膜性能的影响5研究表明: 在衬底附近, 高的磁场梯度可以获得高的沉积速 率;

在温度不很高时, 高的磁场梯度可得到光敏性较好的 67+8:

9 薄膜5 关键词:梯度磁场,洛伦兹拟合,67+8:

9 薄膜,/01-2 -34 系统 9,&'%$ ! 国家重点基础研究发展规划项目 (批准号: 资助的课题5 " 通讯联系人5 17,68=: >?@?ABCDEFG5 AHF5 @B !) 引言微波 电子回旋共振化学气相沉积(/01-2 -34) 技术, 其最大的优点是能在低气压下 ($)!― !I6) 得到高的电子密度 (约为 !$!& ―!$!' ,J % ) , 材料 工作者对这一优越性的极大兴趣, 引发了对这一技 术的研究高潮, 使/01-2 -34 制膜系统得到了重 大的改善和提高 [!]

5 按用途和制备要求, /01-2 -34 有许多种类, 其复杂程度也各不相同5 本文采 用的是单磁场线圈分散场 (H8KAL>ABG M8A=H) /01-2 -34 系统5这种系统设计工艺相对简单、 造价低及 1-2 区磁场位置容易实现控制等优点5 但是由于离 子流密度 (8.B @FLLABG HABN8GO) 、 等离子体电子温度及 空间势等强烈地依赖于磁场梯度 [#] , 有报道认为 [%] 平坦磁场 (M=6G ,6>BAG8@ M8A=H) 形貌中, 等离子体中电 子温度较高, 且等离子体密度较低5而高的等离子体 电子温度和低的等离子体密度对沉积器件级 67+8:

9 薄膜不利, 所以定量地得到磁场梯度, 对研究 67+8:

9 薄膜的特性具有非常重要的意义, 而至今还未见有 文献报道定量计算磁场梯度的方法;

同时, 本实验所 采用的这一沉积系统, 由于在沉积室没有磁镜磁场 (,8LL.L ,6>BAG8@ M8A=H) , 磁场梯度的控制受到设备的 限制5为此, 实验中尝试改变磁场线圈中电流及在加 热台下加放永磁体的方法, 来达到改变等离子体室 及沉积室磁场梯度, 用洛伦兹拟合方法, 定量地得到 了磁场梯度, 研究了磁场梯度对沉积 67+8:

9 薄膜性 能的影响5 #) 实验/010 磁场形貌改变 单磁场线圈分散场 /01-2 -34 系统如图 ! 所示5磁场线圈环绕等离子体室, 磁场强度和形貌由磁 场线圈电流决定, 磁场强度由 P+Q7% 特斯拉计测定5 为了得到单磁场线圈分散场 /01-2 -34 系统在等 离子体室和沉积室的不同磁场形貌, 实验中分别给 定磁场线圈电流 ! 为!!()# 和!%&)&* (如图 ! 中去 除加热台下的永磁体)

5 同时, 为了得到只改变沉积 室磁场形貌而不改变等离子体室磁场形貌, 给定 ! 为!%&)&* 并在加热台下加放一个 +,-. 永磁体 (如图!) , 它与磁场线圈产生的磁场叠加后产生新的磁 场形貌5 第(% 卷第&期#$$;

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-?8B5I?ON5 +.@5 图 系统示意图 在加热台下面加放或去掉永 磁体在沉积室可以得到不同的磁场形貌 ' 薄膜制备与测量 实验中对衬底 ()* 片和玻璃) 先用洗液浸泡和清 洗, 以去除其重金属离子, 再用甲苯、 丙酮和乙醇去 脂+将洗好的衬底浸泡于无水乙醇中待用+实验前将 衬底从无水乙醇中取出, 烘干后放入真空室+沉积薄 膜前用 ,- 等离子体对衬底预处理 (轰击) ./*0+ 衬底 温度由直流加热陶瓷炉精密控制+ 微波实际功率约 为--1―-21#, 气源采用 )*,2 和,- 质量比为 -13 的混合气体, 气体流量为 -1455/, 背景真 空约为26!17

8 9:, 沉积时间为8./*0+ 分别研究了!为!!.;

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5 5 P 期 胡跃辉等: 407,= ,RS 等离子体系统梯度磁场对沉积 .%)&: ! 薄膜特性研究