博一建材讯:脉冲激光沉积技术(PLD)作为一种新型制膜技术,因具有一系列突出优点而获得广泛应用。
一、制备金刚石和类金刚石薄膜。金刚石薄膜以其在热学、力学、光学以及电子学方面的优良特性,作为保护薄膜和电子材料,应用很广而潜力巨大,是薄膜材料研究中的重点。以四重配应为主的非晶碳具有可与结晶金刚石相当的力学性能。这类非晶碳称为“类金刚石”。类金刚石薄膜具有优良的特性,例如,有较高的硬度可以用于加工工具的包装材料;有较好的电绝缘特性,较高的热导性能和化学稳定性,因而可用于电子装置的传热材料;它还有较强的光学透明性可以用于光学窗口;同时还具有半导体材料的特性。脉冲激光沉积因其可以控制材料的成分和成膜速度而被广泛应用于类金刚石薄膜的制备。已有报道,用XeCl准分子激光器在Si(100)面上成功沉积出类金刚石薄膜。
二、铁电、压电和光电薄膜。具有铁电性且厚度尺寸在数十纳米到数微米的铁电薄膜主要被应用于随机存储器、电容器、红外探测器等领域。由于铁电薄膜成分的复杂性,传统方法难以制备出满足要求的薄膜。PLD法可以较容易地控制薄膜的成分,可引入氧气等活性气氛,故是制备铁电薄膜比较理想的方法。据报道,在0.1GPa的氧气压力下,PLD法可制备出厚度达到40nm的(Ba0.5Sr0.5)TiO3薄膜,其介电常数为150,在2V时其泄漏电流密度是2×10-9A/cm2,已达到用于高密度动态随机存储器的要求。
三、高温超导薄膜。由于高温超导材料的陶瓷本性,难以制成可以弯曲的、具有良好柔韧性的带材,限制了它在很多方面的应用。为了解决这一难题,人们考虑直接把高温超导薄膜直接沉积到金属基片上。早在1987年即有报道用准分子激光器成功制备出高温超导薄膜。由于薄膜超导性能对薄膜中各元素组成比非常敏感,而PLD技术能实现组分的精确控制,因而倍受人们重视。
四、生物活性薄膜。羟基磷灰石的化学成分和晶体结构与脊椎动物的骨及牙齿的成分非常相近,且与生物组织有良好的相容性,目前在种植牙和人工骨等方面有广泛的应用。传统的生物活性薄膜制备技术如烧结、溶胶凝胶以及物理气相沉积等,具有一定的局限性,如涂层晶粒较粗大,存在裂纹、孔洞及不纯净相,涂层与基体的结合强度低,容易导致涂层脱落,从而影响其长期使用效果。而脉冲激光沉积技术可以有效克服这些缺点,得到高质量的羟基磷灰石薄膜。
综上所述,脉冲激光沉积技术是一种极具发展潜力的薄膜制备技术。随着辅助设备和工艺的进一步优化,它必将在各种功能薄膜的制备方面发挥重要的作用,同时也为新型薄膜的制备提供了一种行之有效的方法。
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