第五章+脉冲激光沉积

第五章 脉冲激光沉积脉冲激光沉积（pulsed laser deposition，简称PLD）法制备薄膜，将脉冲激光器产生的高功率脉冲激光聚焦于靶材表面，使其表面产生高温及烧蚀，并进一步产生高温高压等

第五章 脉冲激光沉积 脉冲激光沉积（pulsed laser deposition，简称PLD）法制备薄膜，将脉冲 激光器产生的高功率脉冲激光聚焦于靶材表面，使其表面产生高温及烧蚀，并进一 步产生高温高压等离子体（ T>104K），等离子体定向局域膨胀在衬底上沉积成 膜。PLD技术起步于上个世纪60年代，但直到80年代末才得到迅速发展。人们随 即发现这种技术在超导体、半导体、铁电体、金刚石或类金刚石以及一些有机薄膜 的制备中具有不可替代的优势，而且在制备低维结构材料（纳米颗粒、量子点等） 方面也得到了运用。 5.1 脉冲激光沉积概述 PLD是20世纪80年代后期发展起来的新型薄膜制备技术，典型的PLD装置 如图3-1所示。一束激光经透镜聚焦后投射到靶上，使被照射区域的物质烧蚀 （ablation），烧蚀物（ablated materials）择优沿着靶的法线方向传输，形成 一个看起来象羽毛状的发光团──羽辉（plume），最后烧蚀物沉积到前方的衬底 上形成一层薄膜。在沉积的过程中，通常在真空腔中充入一定压强的某种气体，如 淀积氧化物时往往充入氧气，以改善薄膜的性能。 PLD技术的起始想法来自上世纪60年代中期即世界第一台激光器问世不久对 激光与物质相互作用的研究，由于发现强激光能将固态物质熔化并蒸发，人们于是 想到将蒸发物沉积在基片上以获得薄膜。由于当时材料研究水平和激光器性能的限 制，PLD技术在80年代末以前并没有受到广泛关注，但也在制备诸如电介质、半 导体薄膜等方面摸索了一定的经验。 PLD技术的每一次发展都伴随着新型激光器的产生和研究激光与物质相互作 用的进展。二十世纪70年代起，短脉冲Q开关激光器出现，其瞬时功率可达到