脉冲天博体育app沉积:从实验室到fab

PLD依靠功能强大的准分子天博体育app器来化学计量的各种薄膜从高级电池研究到超导胶带的体积生产。

2023年1月25日coherent

有许多方法可以生产用于电子,光学和光子应用的各种薄膜,例如热蒸发,反应性溅射,化学蒸气沉积。但是近年来脉冲天博体育app沉积(PLD)已成为许多新兴的薄膜应用中的首选技术,从纯实验室研究工具过渡到现在也支持批量制造。让我们看一下PLD的工作原理,其主要优势和一些有趣的应用程序。

 

脉冲天博体育app沉积

 

在PLD中,将一块薄材料(称为目标)放置在靠近膜沉积的基板附近的真空室内。然后,根据材料细节,在193 nm 248 nm或308 nm处运行的高能紫外线进样剂的脉冲会受到脉冲的照射。 的高通量准分子天博体育app脉冲产生具有高度电离和高动能的原子物种。这些原子沉积在底物上,慢慢建立了一部材料膜。

 

化学计量结果

stoichiementry是一个化学术语,它是指材料中不同原子的比率。例如,乙烯的化学计量法是氢和碳的比率2:1。当PLD中使用石墨等元素目标材料(即仅碳原子)时,由于没有其他可能性,因此膜将始终具有与目标相同的组成。 

但是许多重要的新电影类型具有相当复杂的化学计量法。出色的例子是高温超导体(HTS)和新型光子设备(包括下一代太阳能)中使用的钙钛矿材料。面临的挑战是使目标的材料蒸发,并以与原始目标形式相同的比率(相同的化学计量法)将所有原子放在基板上。然后,该过程称为化学计量沉积,膜称为化学计量膜。 

 

Stoichiementric PLD创建电影

Stoichiometric PLD创建与目标相同的胶片。

 

具有准分子天博体育app器的PLD的关键优势之一是在正确优化过程时能够生产极端化学计量膜的能力。在高级设备中,其功能取决于两种或多种材料的交替层,它可以用广泛的材料进行此操作的能力更为重要。相比之下,在这方面,其他几个沉积过程通常会挣扎,尤其是在材料中包含具有截然不同质量和化学特性的原子的混合物的情况下。

 

右准分子天博体育app

三个天博体育app参数对于成功的PLD非常重要,在成功的PLD中,成功的高度膜的高收率是均匀厚度和正确的化学计量学的高产。 

第一个是远光均匀性。均匀的光束强度使目标的较大面积在相同的优化通量处被消融。光束热点或弱点可能会损害这种优化并降低膜的质量和均匀性。出于同样的原因,PLD需要具有良好脉冲到脉冲稳定性的准分子天博体育app器。最后,PLD需要一个具有高脉冲能量和高功率的准分子,以使生产线中的过程缩放。

相干COMPEX系列准分子是的领先选择PLD应用程序因为它们符合所有这些要求。这些天博体育app器提供的脉冲能量高达750 MJ,超过30瓦的功率,包括无与伦比的脉冲稳定性为0.75%,RMS可确保高频控制。 

 

在哪里使用PLD?

高温超导胶带

 多层高温超导(HTS)磁带,其中包含PLD降低的稀土钡氧化钡铜(REBCO)的超导层是新一代融合,MRI和粒子加速器的新一代磁铁的关键成分,以及损失较低的电网组件。只有基于Impimer天博体育app的PLD才能证明能够提供适用于现实世界应用的HTS电影。

 

射频压电过滤器

基于压电电铝(ALN)薄膜的射频(RF)过滤器广泛用于移动通信基础设施。 5G和下一代Wi-Fi标准依赖于具有精确掺杂剂浓度的较薄和更多的压电晶体薄膜。 PLD方法以比传统溅射沉积过程低的成本生产出优质的RF薄膜。它创建了高度有序的薄膜,具有适用于5G和6G时代的均匀RF特性。

 

类似钻石的碳层

具有极低摩擦系数的耐磨性和机械稳定的钻石样碳(DLC)涂层是具有成本效益的高压力工具和组件的关键。准分子天博体育app器将无氢DLC层沉积在低温PLD过程中,并在与准分子天博体育app退火结合使用时确保对各种材料的粘附良好。

 

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薄膜晶片

薄膜制造业用于多种基于晶圆的市场,例如MEMS,半导体,光伏,OLED显示器和RF前端过滤器。在行业晶圆上的成熟PLD工艺最多300毫米,使系统供应商可以扩大其功能和膜的复杂性/功能,而不是现有方法,例如溅射,原子层沉积或化学蒸气沉积。

 

固态薄膜电池

基于固体电解质的电池电池有望扩展范围,并为不断增长的电子活动市场提供快速充电能力。 PLD实现了具有可调密度和化学计量的阳极和阴极材料,包括阳极和阴极材料,以及纳米范围厚度的厚度精度。

 

透明导电氧化物

在各种类型的太阳能电池中,例如卤化物钙钛矿光伏电池一个主要挑战是在敏感有机层顶部的透明导电电极的沉积。基于晶圆的PLD可以为无缓冲液的半透明钙钛矿太阳能电池制造高质量的透明电极。

 

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PLD的预兆理想天博体育app

结论,准分子是的理想天博体育appPLD,提供高光子能量以支持化学计量膜的创作以及高脉冲能量和平均功率,以实现工业生产率。正如这些截然不同的例子所证明的那样,它可以应用于令人难以置信的薄膜,使其成为当今增长最快的天博体育app应用之一。