离子束沉积薄膜技术及应用PDF电子书下载

第1章 离子束沉积（IBD）薄膜原理 1

1.1 离子束的输运及非热平衡沉积薄膜过程 3

1.1.1 运行离子的碰撞现象 3

1.1.2 非热平衡条件下的IBSD薄膜原理 5

1.2 离子束溅射粒子的基本性质 6

1.2.1 溅射原子通量的构成 6

1.2.2 溅射原子通量的分布 7

1.2.3 溅射合金成分原子通量的分布 8

1.2.4 溅射原子能量的分布 13

1.2.5 合金的溅射特性 14

1.2.6 超薄薄膜的生长 32

1.2.7 氧化物的溅射特点 40

1.3 惰性气体离子的气种效应 42

1.3.1 薄膜质量厚度分布及晶格膨胀现象 43

1.3.2 薄膜中掺气的气种效应 50

1.3.3 气种效应改变薄膜性质的典型实例 55

1.4 离子束轰击固体表面引起的重要效应 61

1.4.1 离子束清洗和增强薄膜附着力的作用 61

1.4.2 离子束轰击引起材料表面损伤及缺陷增强扩散现象 69

1.4.3 离子束轰击引起的表面结构再造现象 78

1.4.4 离子束表面结构再造技术的应用 103

第2章 IBSD薄膜技术 127

2.1.1 控制薄膜生长速率的相关因素 132

2.1 控制生长薄膜结构及性质的方法 132

2.1.2 控制薄膜性质的特殊因素——溅射原子的沉积角 137

2.1.3 薄膜厚度对薄膜附着力、结构及内应力的影响 145

2.2 薄膜晶体结构的形成及演变 152

2.2.1 积薄膜结构的M-D模型 152

2.2.2 柱状晶粒的层次模型 160

2.3 薄膜结构与薄膜内应力 164

2.3.1 气体压强对薄膜内应力的影响 164

2.3.2 临界气体压强和临界入射角对薄膜内应力的影响 168

2.3.3 产生薄膜内应力的基本过程和模型 169

2.4 IBSD薄膜技术的典型应用 181

2.4.1 IBSDSi薄膜 182

2.4.2 IBSD薄膜电容 183

2.4.3 IBSD超薄巨磁阻Ni-Fe薄膜 185

2.4.4 IBSD高温超导薄膜 191

第3章 双离子束溅射沉积（DIBSD）薄膜技术 194

3.1 双Ar+离子束溅射沉积薄膜改性方法 197

3.1.1 离子束辅助轰击改变沉积合金薄膜的成分 197

3.1.2 离子束辅助轰击改变沉积薄膜的结构 199

3.1.3 离子束辅助轰击控制薄膜的晶粒取向度 202

3.1.4 离子束辅助轰击控制Fe薄膜的微结构 204

3.1.5 控制（Ni-Fe）-NiO双层薄膜的换向磁场耦合度 207

3.1.6 IBD类金刚石碳薄膜 213

3.1.7 IBSDAg薄膜的光电性质 233

3.2.1 锰铌酸铅（PMN）薄膜Pb成分损失模型 240

3.2 双离子束技术的近期进展 240

3.2.2 控制超晶格氧化铋锶钙铜［BiO2(Sr,Ca)2CuOx］超导薄膜成分 244

3.2.3 超硬β-C3N4薄膜的理论研究与实验进展 248

3.2.4 用双离子束方法制取和研究立方氮化硼（c-BN）薄膜 264

3.2.5 用双Ar+离子束方法制取氮化硼硅（(B0.5-xSix)N0.5）薄膜 271

第4章 IBRSD薄膜方法及应用 278

4.1 IBRSD过程的基本方式 280

4.1.1 不同IBRSD薄膜过程的机理要点 280

4.1.2 反应气体与材料的作用形式 282

4.2 IBRSD及反应合成化合物薄膜 284

4.2.1 IBRSDSi3N4和其他氮化硅薄膜 284

4.2.2 采用3种方式IBRSD氮化铌（NbN）超导薄膜 295

4.3 IBRSDⅣA和ⅣB族过渡金属氮化物薄膜 301

4.3.1 TiN薄膜的结晶特征及附着力 303

4.3.2 TiN薄膜在微电子制造技术中的应用 309

4.3.3 IBRSDTiN薄膜的结构 311

4.3.4 （Ti-Al）N薄膜简述 317

4.3.5 IBRSD碳化钛（TiC）涂层 319

4.3.6 IBRSDTaN薄膜及应用 321

4.4 IBRSD氧化物薄膜 327

4.4.1 IBRSD铟锡氧化物（ITO）薄膜 327

4.4.2 在铂（Pt）衬底表面制取钙钛矿相钛酸铅（PbTiO3）薄膜 329

4.4.3 在Si衬底表面制取Ta2O5薄膜的界面分析 331

4.4.4 非反应溅射双离子束增强型沉积SiO2薄膜 336

4.4.5 单IBRSDTiO2薄膜 338

5.1 离子轰击对生长薄膜的基本作用 344

第5章 IBAD薄膜方法及应用 344

5.1.1 离子轰击对初始生长薄膜形态的影响 345

5.1.2 离子轰击引起不同衬底生长薄膜的选择性 347

5.1.3 离子轰击引起纳米薄膜结构及性质的变化 351

5.1.4 离子的电荷效应 364

5.1.5 N+和N2+离子轰击选择成分的氮化效应 366

5.1.6 O2+离子轰击的表面氧化效应 369

5.1.7 轰击离子的浅层注入效应 372

5.1.8 离子轰击影响薄膜内应力的气种效应 373

5.1.9 离子束辅助轰击生长薄膜的致密化效应 376

5.2.1 IBAD薄膜方法的基本特点 378

5.2 IBAD薄膜方法概述 378

5.2.2 IBAD薄膜方法的基本作用 380

5.3 IBAD薄膜方法的基础 381

5.3.1 IBAD化合物薄膜 382

5.3.2 IBAD金属、化合物和氧化物薄膜 386

5.3.3 IBAD多晶AIN薄膜 390

5.3.4 控制钛酸铅（PbTiO3）薄膜内应力的研究 394

5.4 IBAD光学薄膜的应用 402

5.4.1 概述 402

5.4.2 应用光学薄膜的研究与进展 406

参考文献 431