隨著新型氧化物/氮化物的研究和發(fā)展，用于沉積它們的外延生長(zhǎng)設(shè)備：激光脈沖沉積(PLD)和由其衍生的生長(zhǎng)技術(shù)也越來(lái)越受到科研工作者的重視和青睞。PLD是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種真空物理沉積工藝，具有襯底溫度較低，而且采用光學(xué)系統(tǒng)、非接觸加熱和避免不必要的玷污等特點(diǎn)。PLD還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，即能夠通入較高的氧分壓(1 ~ 50 mTorr)，特別適于氧化物的生長(zhǎng)。但是PLD方法無(wú)法精確控制膜厚，不可能制備原子層尺度的超薄型薄膜和超晶格材料。傳統(tǒng)的分子束外延(MBE)技術(shù)在制備高質(zhì)量的半導(dǎo)體超晶格方面取得了巨大的成功，人們甚至可以人工操縱原子而獲得設(shè)想的特殊結(jié)構(gòu)。然而，由于分子束源和其加熱系統(tǒng)皆置于超高真空系統(tǒng)中，而且為了制備多組元薄膜，必須精確地控制每一個(gè)分子束源的束流以獲得理想的計(jì)量比。MBE的這種加熱束源的結(jié)構(gòu)使其很難制備高熔點(diǎn)材料和復(fù)雜體系的薄膜，而且難以在較高氣壓(特別是氧氣壓)的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此其應(yīng)用范圍受到一定程度的限制。激光分子束外延(Laser MBE)是上個(gè)世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高精密制膜技術(shù)，它集PLD的制膜特點(diǎn)和傳統(tǒng)MBE的超高真空精確控制原子尺度外延生長(zhǎng)的原位實(shí)時(shí)監(jiān)控為一體，除保持了PLD方法制備的膜系寬，還可以生長(zhǎng)通常的半導(dǎo)體超晶格材料，特別適合生長(zhǎng)多元素、高熔點(diǎn)、復(fù)雜層狀結(jié)構(gòu)的薄膜，如超導(dǎo)體、光學(xué)晶體、鐵電體、壓電體、鐵磁體以及有機(jī)高分子等，同時(shí)還能進(jìn)行其相應(yīng)的激光與物質(zhì)相互作用和成膜過(guò)程的物理、化學(xué)等方面的基礎(chǔ)研究。日本Pascal公司一直致力于PLD和Laser MBE系統(tǒng)的研發(fā)工作，已經(jīng)向世界上知名的高校或研究所提供了高性能、高穩(wěn)定的設(shè)備。在Laser MBE中，使用脈沖激光源，而且與通過(guò)石英窗口和超高真空系統(tǒng)隔離。高能量密度的脈沖激光將靶材局部氣化而產(chǎn)生激光焰，被剝蝕的粒子獲得很高的動(dòng)能，達(dá)到可以加熱的襯底表面形成薄膜。薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程可由反射式高能電子衍射(RHEED)系統(tǒng)監(jiān)控。RHEED的衍射條紋提供薄膜生長(zhǎng)的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌，強(qiáng)度振蕩判斷薄膜生長(zhǎng)的機(jī)理。其強(qiáng)度振蕩可由彈性散射模型進(jìn)行解釋。

Pascal生產(chǎn)的Laser MBE系統(tǒng)具有如下的優(yōu)勢(shì)：1. 靶源易蒸發(fā)。即使是高熔點(diǎn)的材料，如氧化物，也很容易蒸發(fā)。2. 化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確。沉積的薄膜和靶材的化學(xué)組分幾乎完全一樣。3. 污染少。4. 激光脈沖的重復(fù)頻率可進(jìn)行薄膜厚度/生長(zhǎng)速率的數(shù)字式或非連續(xù)性控制。5. 差分抽氣結(jié)構(gòu)，可在非常寬的氣壓范圍內(nèi)工作。6. 靶材的交換簡(jiǎn)單快捷，有利于實(shí)現(xiàn)異質(zhì)外延和多層結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)。7. 結(jié)構(gòu)緊湊，含有許多獨(dú)特的技術(shù)，如襯底加熱和樣品或靶材的進(jìn)樣-自鎖交換裝置等。用于材料科學(xué)的組合(Combinatorial)技術(shù)一次合成一個(gè)樣品，該樣品描寫了不同合成條件的組合結(jié)果，然后進(jìn)行篩選產(chǎn)品，這整個(gè)過(guò)程是一種“組合化學(xué)”(Combinatorial Chemistry)。目前，這種技術(shù)在醫(yī)學(xué)或藥學(xué)的發(fā)展將顯得非常必要。而且，由此產(chǎn)生的研究結(jié)果正在呈指數(shù)上升。為什么不在薄膜研究中引進(jìn)該方案呢？從方案的初始階段，我們就一直與學(xué)術(shù)界共同研發(fā)“組合式PLD系統(tǒng)”。我們豐富的經(jīng)驗(yàn)將有助于薄膜的研究和開(kāi)發(fā)。應(yīng)用

1.藍(lán)光ZnO 和 GaN 新材料研發(fā)2.氧化物微奈米薄膜、STO 壓電薄膜3.奈米磁性薄膜4.超導(dǎo)體材料5.高能材料6.新尖端組合材料 (Combinatorial Materials)

新型薄膜和器件方面的應(yīng)用

我們?cè)O(shè)計(jì)的生長(zhǎng)系統(tǒng)可用于多種薄膜的生長(zhǎng)，包括GaN、有機(jī)薄膜以及結(jié)型器件的制備，如金剛石、富勒烯球碳和含有氧化物的Si結(jié)型器件等。