Лазерное осаждение пленок из газовой фазы

Лазерное напыление пленок.

Схема процесса лазерного напыления пленок:

1 — напыляемый поток; 2 — подлож­ка; 3 — держатель подложки; 4 — ла­зерный луч; 5 — входное окно; 6 — линза; 7 — лазер; 8 — модулятор излу­чения; 9 — испаряемый материал

Термический метод напыления:

¾ Ограниченная скорость напыления,

¾ Дефекты в виде пор и трещин,

¾ Нет соответствия стехиометрического состава,

¾ Трудности при испарении тугоплавких материалов,

¾ Экологически вредные процессы.

Лазерное напыление пленок проводится чаще лазером на Nd:YAG c τ_и ≈ 10^-8 … 10^-5 c.

При напылении неметаллических пленок - СО₂ лазеры или эксимерные.

Режимы облучения:

¾ мягкий q = 10⁵ … 10⁷ Вт/см²; τ_и ≈ 10 ^-3 … 10 ^-6 c. (Cr, W, Al)

¾ средний q = 10⁷ … 10⁸ Вт/см²; τ_и ≈ 10 ^-8 c. (GaAs, CaS,ISb,PbCd,Se)

¾ жесткий q = 10⁸ … 10⁹ Вт/см²; τ_и ≈ 10 ^-8 c

Особенности:

¾ не нагреваются конструкционные элементы в вакуумной камере и обеспечивается высокая чистота пленок,

¾ высокая скорость напыления,

¾ напыление при различных температурных условиях, испарение даже самых тугоплавких материалов.

Подложка поглощает лазерное излучение, а газ прозрачен. На поверхности адсорбированные молекулы разлагаются. Реакция разложения:

Ni(CO₄) à Ni ↓ +4 CO↑ SiH₄ à Si ↓ +2 H₂↑

Скорость напыления пленки ограничена скоростью химической реакции разложения (низкая температура), либо скоростью диффузии (высокая температура).

Другой способ напыления - фотолиз. Нагревается газ, например, СО₂ лазерным излучением и происходит фотополимеризация С₂ F₄ и C₂F₂Cl₄ на подложку из Si, SiO₂ .

Дата добавления: 2014-11-29