有许多方法可以生产用于电子、光学和光子应用的各种类型的薄膜，例如热蒸发、反应溅射、化学气相沉积。但近年来，天博体育官网激光沉积（PLD）已许多成为新兴薄膜应用的首选技术，从纯粹的实验室研究工具过渡到支持如今的批量制造。让我们一起来看看 PLD 的有趣的工作原理、主要优点和一些应用。
在PLD中，将固体薄材料（称为靶材）放置在真空室内，聚焦沉积薄膜的主轴。然后，根据材料的特性，可以选择工作波长为193 nm、248 nm或308 nm的高能超准分子天博体育官网来照亮靶材。准分子激光形成天博体育官网的高通量可产生具有电离和高动能的高度原子种类。这些原子沉积在散热器上，地层材料膜上。
化学计量结果
化学计量是一个化学术语，指的是材料中不同原子的比例。例如，乙烯的化学计量是指氢和碳的比例为2:1。当在PLD中使用像石墨（即只有碳原子）这样的元素靶材时，薄膜将始终具有与靶材相同的成分，因为没有其他可能性。
但是许多重要的新型薄膜相当复杂的化学计量。比较突出的成果包括用于新型光子器件（包括新一代太阳能）的高温超催化（HTS）和钛矿材料。挑战蒸发靶上的材料将所有原子拥有与原始靶形式相同的比例（相同的化学计量）沉积到沉积上。该过程称为化学计量沉积，而此类称为化学计量薄膜。
化学测量PLD创造的具有与目标相同的成分的薄膜。
使用准分子激光器的PLD的主要优势之一是，当工艺经过适当优化后，它能够生产出优秀的化学计量薄膜。它能够使用多种材料实现这一点，这对于能够满足两种或多种材料的交换层的先进设备更为重要。相比之下，其他沉积工艺往往难以实现这一点，特别是在包含材料质量和化学性质不同的原子混合物的情况下。
合适的准分子激光器
三个激光参数对于 PLD 的成功非常重要，其中成功指的是具有均匀的厚度和正确的化学测定的高产量高密度薄膜。
首先是高光束均匀最后性。的光束强度允许在相同的优化损耗下烧腐蚀更大的靶区域。光束强度或弱点可能会影响这种优化并同时降低薄膜质量和性。出于同样的原因，PLD需要具有良好天博体育官网间稳定性的准分子激光器。，PLD需要具有高天博体育官网能量和高功率的准分子，以实现生产线中的工艺批量扩展。
Coherent 高意 COMPex 系列准分子是PLD 应用的优先级选择，因为它们满足所有这些要求。这些激光器具有高达 750 mJ 的天博体育官网能量和超过 30 瓦的功率，提供了天博体育官网稳定性 (0.75% rms)，可确保高通量控制。
PLD 的应用场景
高温超导带材
多层高温超导(HTS)带材包含PLD沉积的稀土氧化磁场铜(REBCO)超导层，是用于聚变、MRI和粒子加速器的新一代磁体以及具有低损耗特性的电网组件的关键。只有基于准分子激光的PLD被证明能够提供适用于实际工业应用的HTS薄膜。
射频射频激光器
基于压电偶铝(AlN)薄膜的射频(RF)广泛用于移动通信基础设施。5G和新一代Wi-Fi标准具有依赖精确掺杂浓度的更薄、增强压电活性的薄膜。PLD方法可生产优质的射频薄膜，同时成本比传统溅射沉积工艺前沿。它产生了具有均匀射频特性的高度薄膜，为5G和6G时代做好了准备。
类金刚石碳层
耐磨且机械稳定高效的类金刚石碳(DLC)涂层具有极低的摩擦系数，是当地使用高损伤工具和组件的关键。准分子激光器可在低温PLD工艺中沉积无氢DLC层，在与准分子激光退火结合使用时，可确保对多种材料的良好沉积力。
薄膜柔性
薄膜制造全面评估各种柔性市场，例如MEMS、半导体、光伏、OLED显示屏和RF光纤控制器。工业薄膜高达300毫米的成熟PLD工艺制造系统供应商能够扩展他们的能力和薄膜复杂性/功能，超越了溅射、原子层沉积或化学气相沉积等现有方法。
固态薄膜电池
基于固体电解质的电池有望为不断增长的电动汽车市场提供更远的续航里程和更快的充电能力。PLD促进了先进的离子导电性固体电解质的发展，包括阳极和阴极材料，这些材料均具有可调节的密度和化学计量以及纳米级厚度精度。
透明导电氧化物
在特斯拉的太阳能电池（如卤化物钙钛矿光伏电池）中，一个主要挑战是，将透明导电电极沉积在敏感的有机层上。基于方形的PLD能够为无缓冲半透明钙钛矿太阳能电池制造高质量透明电极。
