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金属有机物化学汽相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)是一项制造薄膜材料的关键技术,目前广泛应用于制备高质量半导体薄膜、铁电薄膜、超导薄膜和各种半导体器件。本文在研究了现代MOCVD技术的基本原理和特点的基础上,研制了采用液态源的MOCVD系统。
用MOCVD法沉积热释电薄膜的主要障碍是先体材料,传统的方法多采用气态源,且多选取较高蒸气压的MO源先体。本文采用了金属醇盐的液态MO源先体、液体脉冲输送和超声雾化技术,能有效地解决先体材料及其输送问题。液态源MOCVD系统的硬件部分主要由真空系统、液态源输送系统、进气系统和温控系统构成。设备的操作采用可编程控制器(PLC)和触摸屏。利用PLC和智能仪表等实现信号的采集转换及控制,实现了设备的自动化控制。
将所需元素的金属有机物按一定化学计量比制成液态或固态MO源先体,再溶解于有机溶剂中,形成一定摩尔浓度的溶液或悬浊液,即液态MO源先体。然后由输送泵将液态MO源先体输送到超声雾化器雾化,成为微米级的汽雾。再与反应气体生成所需要的氧化物,沉积在温度可控的衬底上。文中配制了锆钛比为30:70的PZT(锆钛酸铅)先体溶液,利用自行研制的液态源MOCVD系统进行了薄膜的沉积。
综上所述,本文所研制的MOCVD系统,简化了源输送方式,降低了对源材料的要求。系统操作简便、运行稳定、控制效果良好。