热释电钽酸锂薄膜制备方法概述
2017-03-14 00:06:36 来源：微迷 评论：0 点击：
钽酸锂（LiTaO3）是一种优良的热释电材料，具有较高的热释电系数和探测优值，其居里温度高达 620℃，因而可在很高的环境温度下工作，是优良的红外探测器材料。现有钽酸锂薄膜制备方法大多集中在：溅射法、溶胶-凝胶法（sol-gel）、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积等。
单通道钽酸锂热释电探测器
钽酸锂（LiTaO3）是一种优良的热释电材料，具有较高的热释电系数和探测优值，其居里温度高达 620℃，因而可在很高的环境温度下工作，是优良的红外探测器材料。现有钽酸锂薄膜制备方法大多集中在：溅射法、溶胶-凝胶法（sol-gel）、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积和离子束增强沉积等。
溅射法
溅射技术是建立在气体辉光放电基础上的，辉光放电是气体放电的一种类型，它是一种稳定的自持放电，靠离子轰击阴极产生二次电子来维持。根据溅射源与机理的不同，溅射法主要包括磁控溅射（Magnetron sputtering）、射频溅射（RF sputtering）、离子束溅射（Ionbeam sputtering）、反应溅射、阴极溅射等，其中以磁控溅射应用最为广泛。
溶胶-凝胶法（Sol-gel）
溶胶-凝胶法（Sol-Gel）是制备材料的一种湿化学方法，以金属有机化合物、金属无机化合物或上述两种混合物作为前驱体，溶于溶液中后形成溶胶，经过水解聚缩反应逐渐凝胶化，再经过干燥、烧结或热处理等后续处理工艺来获得所需要的化合物。
金属有机化学气相沉积
金属有机化学气相沉积（MOCVD）法是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。此法的主要优点是薄膜生长速率快，可制备大面积薄膜，能精确控制薄膜的化学组分和厚度。
脉冲激光沉积法
脉冲激光沉积法是 20 世纪 80 年代发展起来的新型薄膜制备技术。它是利用高功率的准分子激光器或二氧化碳激光器所产生的高强度脉冲激光束聚焦于靶材表面，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，等离子体定向局域膨胀在衬底上沉积成膜。
离子束增强沉积
离子束增强沉积（IBED）也称为离子束辅助沉积，属于溅射技术的一种，其工作原理为利用离子源气体产生的高能离子束以一定的角度轰击溅射靶材表面，在能力传递过程中，高能离子会引起靶材表面原子层的级联碰撞。使靶材表面原子获得能量后脱离其表面形成溅射原子，并以一定能量及角度定向生长沉积在衬底基片上，经过成核与晶粒生长过程生长薄膜，其中多以无序的原子堆积或层状、岛状方式生长。
离子束增强沉积气体离子源可以使用多种气体，常使用惰性气体作为离子源：如氩（Ar）、氙（Xe）等。由于惰性气体和气体离子的化学性质非常稳定，气体离子在溅射沉积过程中为纯物理沉积过程，不会改变溅射和沉积材料的基本性质。在薄膜沉积的过程，可以通过辅助性离子对生长期间的薄膜进行注入、掺杂、合成等结构或者性质方面的改良。
离子束增强沉积的基本原理图
在离子束溅射沉积薄膜过程中，伴随着靶材位置和形态的转移；位置转移是离子束轰击使靶材原子转移到衬底表面；形态转变是将靶的体材料转变为薄膜材料。离子束溅射沉积的薄膜具有很好的粘附性，离子束流入射到衬底表面，会引起衬底表面原子碰撞以及晶格振动，使衬底原子结构由有序变为无序，产生大量结构缺陷以及晶格损伤。这样在沉积的过程中，结构变化的衬底表面层与沉积的薄膜会产生结合过渡层，过渡层的原子结合能通常会高于衬底表面原子结合能，从而提高界面结合性能；另外入射离子束轰击会造成衬底表面产生离子空位，能够促使沉积原子与离子结合，从而提高薄膜粘附结合力。
离子束增强沉积技术主要有以下优点：把离子轰击、离子注入和薄膜沉积结合起来，使膜与衬底的结合力明显提高，同时也使膜的致密度提高；可以对其化学组成进行单独调控，而且能够沉积合成各种不同类型的薄膜；沉积过程中的衬底温度较低，与 IC 工艺兼容，且对膜和衬底的影响都比较小。
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