脉冲激光沉积镀膜机PLD是一种广泛应用于薄膜制备的技术。它利用高能脉冲激光照射到靶材表面,将靶材蒸发或激发成等离子体,进而沉积到基底表面,形成薄膜。PLD技术因其高精度、高质量的薄膜制备能力,广泛应用于材料科学、光电器件、薄膜太阳能电池、传感器以及超导材料等领域。

1.激光与靶材相互作用:
激光通过高能脉冲照射到靶材表面,靶材吸收激光能量后发生加热、熔化和蒸发。由于激光脉冲的时间非常短(通常在纳秒到皮秒级别),这种加热过程非常迅速。靶材表面瞬间受到高温度的冲击,导致原子或分子从靶材表面飞出。
2.等离子体的形成:
激光照射过程中,靶材表面会形成高温等离子体(离子、电子和中性粒子的混合物)。这些等离子体在激光的作用下迅速膨胀,并沿激光的传播方向向外扩散。
3.薄膜沉积:
等离子体中的原子或分子会在基底表面沉积,经过冷却凝聚形成薄膜。由于激光脉冲的高能量输入,使得沉积的薄膜具有较高的结晶度、致密度和质量。沉积过程中可以通过调节激光的能量、脉冲频率、靶材种类、基底温度等参数,控制薄膜的结构和性能。
脉冲激光沉积镀膜机PLD的特点:
1.高质量薄膜:
PLD能够制备具有较高结晶度的薄膜,且膜层致密均匀,适用于制备高性能材料。例如,PLD可以用来制备高温超导材料和功能性氧化物薄膜等。
2.材料适应性强:
PLD技术几乎可以用于任何材料的沉积,包括金属、陶瓷、半导体、氧化物、氮化物等。这种广泛的适应性使其在各种不同的领域都有应用。
3.原位调控能力:
通过调整激光的能量、频率以及基底的温度和环境条件,可以精确调控薄膜的微观结构和性能。此外,PLD还能够制备多层薄膜、异质结构、纳米结构等复杂的材料系统。
4.靶材利用率高:
由于激光作用的能量是高度集中的,所以PLD能够非常高效地利用靶材,靶材的消耗较少。
5.无污染:
PLD是一种干法沉积技术,不涉及液体或气体前驱体,避免了材料之间的污染,沉积的薄膜纯度高。