PLD镀膜技术及薄膜效应的研究进展
目 录
1 引言 1
2 几类基本的镀膜技术简介 1
3 PLD系统概述和基本原理 2
4 PLD的特点 3
5 PLD在功能薄膜材料中的应用 3
5.1 巨磁电阻薄膜材料的应用 3
5.2 激光感生电压薄膜材料的应用 6
5.3 超导薄膜材料的应用 11
6 激光溅射沉积镀膜技术的最新进展 13
6.1 超快脉冲激光沉积技术 13
6.2 脉冲激光真空弧薄膜制备技术 14
6.3 双光束脉冲激光沉积薄膜技术 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
毕业设计说明书（论文）中文摘要
随着薄膜材料在半导体材料、超导材料、微电子元件等方面的广泛应用，人们的研究焦点就转变对薄膜材料新功能的思考，作为新兴的、典型的高技术的镀膜技术之一的激光溅射沉积（PLD）镀膜技术的出现因而引发了高度关注。本文简述了几类基本的镀膜技术，再系统介绍了PLD镀膜技术的装置系统、镀膜过程，以及该技术优于其它多种制膜技术的原因，如在制备多元素化合物薄膜方面显示出的独特优越性。同时着重阐述了PLD镀膜技术在功能薄膜制备中的研究现状和应用前景，最后介绍了PLD镀膜技术的最新进展以及对新技术发展起到的推动作用。 关键词 PLD薄膜技术，LITV，GMR，薄膜超导现象
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Pulsed Laser Deposition of Thin Films and the Research about *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
Functinal Thin Films Abstract Due to thin film materials,widely used in semiconductor materials,superconducting materials,microelectronic components,we must focus on the research about the new functions of thin film materials.Pulsed Laser Deposition as one of the new and typical high coating technolog causes much attention.This paper introduces briefly some basic coating techniques,tells the system,the principle about PLD coating technique.It is pointed out that when compared with other molding techniques,such as in the preparation of the thin film of the multi element compounds,owning the unique superiority.And then, analyzing the research status and application prospect about functional thin films using PLD,including the latest developments of PLD and the unique advantages of the technology. Keywords Pulsed laser deposition of thin films，LITV， GMR，the phenomenon of Superconducting effect
1 引言
在材料科学研究领域，对薄膜材料新功能的研究一直以来在理论研究和实际应用两方面都体现了巨大的吸引力。而研究薄膜材料新功能的关键点在于对薄膜质量的要求，所以脉冲激光沉积(PLD)镀膜技术的出现就很好地解决了薄膜质量的问题，同时PLD镀膜技术的通用性和简单性，使得该技术也被广泛地用来制备铁电体，铁氧体，非晶金刚石和超硬材料，化合物半导体和纳米材料。20世纪60年代，第一台红宝石激光器的问世，开启了PLD激光镀膜的进程，真正得到迅速应用和发展是在80年代末，贝尔实验室首次利用脉冲激光成功制备出高温超导薄膜。同时也带动了利用PLD技术来制备功能薄膜材料这一方面的进展，不仅扩大了可制备材料的范围，也对新材料的开发和运用起到了推动作用。
2 几类基本的镀膜技术简介
薄膜制备技术发展迅速，关于薄膜的制备方法，内容全都综合了物理化学材料科学以及高技术手段。薄膜制备的基本方法有：真空蒸镀、溅射成膜、化学气相沉积（CVD)、溶胶凝胶等相关镀膜技术。
1.关于真空蒸发镀膜技术，是在真空状态下对待镀材料进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出成膜的镀膜技术，与其它真空镀膜技术相比，沉积速率较高。
2.溅射镀膜技术是指在真空室下，利用高能粒子轰击靶材表面，表面粒子被轰击逸出表面，沉积形成与靶材表面成分一样的薄膜。随着电子工业中半导体制造工艺的发展，需要制备复杂组成的薄膜，而用真空蒸镀的方法来制备合金薄膜或化学薄膜，无法精确控制薄膜的成分。另一方面，蒸镀法很难提高蒸发原子的能量从而使膜与集体结合良好。
3.化学气相沉积（CVD)技术是在基片表面与其他组分发生化学反应，形成一种新的材料，即获得与原成分不同的固态薄膜。采用CVD法制备薄膜是近年来半导体、大规模集成电路中应用最为广泛的一种工艺方法，同时该技术也是制备高纯无机材料的。
4.溶胶凝胶镀膜技术（Sol-Gel）是近年来发展较快的一类化学镀膜方法，它能在常压和较宽的温度范围内制备陶瓷、玻璃、纳米材料等功能薄膜材料。它的特点在于采用含高化学活性成分的液体化合物为前驱体，在液相下将这些原材料均匀混合，混合物经过水解缩聚反应，逐渐凝胶化。凝胶在经过低温干燥、烧结、固化一系列后处理，最后形成薄膜乃至于纳米级的材料。
脉冲激光溅射沉积薄膜（PLD）作为目前一种新兴的镀膜技术，以其独特优越性，被广泛用来制备巨磁阻效应、激光感生电压效应、超导效应等多种功能薄膜材料，显示出了广阔的应用前景。
3 PLD系统概述和基本原理
激光溅射沉积(Pulsed Laser Deposition,简称为PLD)镀膜技术是目前使用范围最广、拥有无限发展前景的薄膜制备方法之一。关于制备薄膜的PLD系统，它一般是由脉冲激光器、光路系统、沉积系统、辅助设备等组成的（如图1）[1]。
以下是对PLD的镀膜过程的解释，首先将高功率脉冲激光通过窗口聚焦到处于真空室内的靶材表面，靶材表面因吸收激光能量而快速受热，表面逐渐产生高温及烧灼现象，靶材表面温度不断升高，有物质从表面逸出，出现高温高密度的等离子体，等离子体选择定向局域膨胀发射，最终落在衬底上沉积形成薄膜[1]。
1 引言 1
2 几类基本的镀膜技术简介 1
3 PLD系统概述和基本原理 2
4 PLD的特点 3
5 PLD在功能薄膜材料中的应用 3
5.1 巨磁电阻薄膜材料的应用 3
5.2 激光感生电压薄膜材料的应用 6
5.3 超导薄膜材料的应用 11
6 激光溅射沉积镀膜技术的最新进展 13
6.1 超快脉冲激光沉积技术 13
6.2 脉冲激光真空弧薄膜制备技术 14
6.3 双光束脉冲激光沉积薄膜技术 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
毕业设计说明书（论文）中文摘要
随着薄膜材料在半导体材料、超导材料、微电子元件等方面的广泛应用，人们的研究焦点就转变对薄膜材料新功能的思考，作为新兴的、典型的高技术的镀膜技术之一的激光溅射沉积（PLD）镀膜技术的出现因而引发了高度关注。本文简述了几类基本的镀膜技术，再系统介绍了PLD镀膜技术的装置系统、镀膜过程，以及该技术优于其它多种制膜技术的原因，如在制备多元素化合物薄膜方面显示出的独特优越性。同时着重阐述了PLD镀膜技术在功能薄膜制备中的研究现状和应用前景，最后介绍了PLD镀膜技术的最新进展以及对新技术发展起到的推动作用。 关键词 PLD薄膜技术，LITV，GMR，薄膜超导现象
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Pulsed Laser Deposition of Thin Films and the Research about *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
Functinal Thin Films Abstract Due to thin film materials,widely used in semiconductor materials,superconducting materials,microelectronic components,we must focus on the research about the new functions of thin film materials.Pulsed Laser Deposition as one of the new and typical high coating technolog causes much attention.This paper introduces briefly some basic coating techniques,tells the system,the principle about PLD coating technique.It is pointed out that when compared with other molding techniques,such as in the preparation of the thin film of the multi element compounds,owning the unique superiority.And then, analyzing the research status and application prospect about functional thin films using PLD,including the latest developments of PLD and the unique advantages of the technology. Keywords Pulsed laser deposition of thin films，LITV， GMR，the phenomenon of Superconducting effect
1 引言
在材料科学研究领域，对薄膜材料新功能的研究一直以来在理论研究和实际应用两方面都体现了巨大的吸引力。而研究薄膜材料新功能的关键点在于对薄膜质量的要求，所以脉冲激光沉积(PLD)镀膜技术的出现就很好地解决了薄膜质量的问题，同时PLD镀膜技术的通用性和简单性，使得该技术也被广泛地用来制备铁电体，铁氧体，非晶金刚石和超硬材料，化合物半导体和纳米材料。20世纪60年代，第一台红宝石激光器的问世，开启了PLD激光镀膜的进程，真正得到迅速应用和发展是在80年代末，贝尔实验室首次利用脉冲激光成功制备出高温超导薄膜。同时也带动了利用PLD技术来制备功能薄膜材料这一方面的进展，不仅扩大了可制备材料的范围，也对新材料的开发和运用起到了推动作用。
2 几类基本的镀膜技术简介
薄膜制备技术发展迅速，关于薄膜的制备方法，内容全都综合了物理化学材料科学以及高技术手段。薄膜制备的基本方法有：真空蒸镀、溅射成膜、化学气相沉积（CVD)、溶胶凝胶等相关镀膜技术。
1.关于真空蒸发镀膜技术，是在真空状态下对待镀材料进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出成膜的镀膜技术，与其它真空镀膜技术相比，沉积速率较高。
2.溅射镀膜技术是指在真空室下，利用高能粒子轰击靶材表面，表面粒子被轰击逸出表面，沉积形成与靶材表面成分一样的薄膜。随着电子工业中半导体制造工艺的发展，需要制备复杂组成的薄膜，而用真空蒸镀的方法来制备合金薄膜或化学薄膜，无法精确控制薄膜的成分。另一方面，蒸镀法很难提高蒸发原子的能量从而使膜与集体结合良好。
3.化学气相沉积（CVD)技术是在基片表面与其他组分发生化学反应，形成一种新的材料，即获得与原成分不同的固态薄膜。采用CVD法制备薄膜是近年来半导体、大规模集成电路中应用最为广泛的一种工艺方法，同时该技术也是制备高纯无机材料的。
4.溶胶凝胶镀膜技术（Sol-Gel）是近年来发展较快的一类化学镀膜方法，它能在常压和较宽的温度范围内制备陶瓷、玻璃、纳米材料等功能薄膜材料。它的特点在于采用含高化学活性成分的液体化合物为前驱体，在液相下将这些原材料均匀混合，混合物经过水解缩聚反应，逐渐凝胶化。凝胶在经过低温干燥、烧结、固化一系列后处理，最后形成薄膜乃至于纳米级的材料。
脉冲激光溅射沉积薄膜（PLD）作为目前一种新兴的镀膜技术，以其独特优越性，被广泛用来制备巨磁阻效应、激光感生电压效应、超导效应等多种功能薄膜材料，显示出了广阔的应用前景。
3 PLD系统概述和基本原理
激光溅射沉积(Pulsed Laser Deposition,简称为PLD)镀膜技术是目前使用范围最广、拥有无限发展前景的薄膜制备方法之一。关于制备薄膜的PLD系统，它一般是由脉冲激光器、光路系统、沉积系统、辅助设备等组成的（如图1）[1]。
以下是对PLD的镀膜过程的解释，首先将高功率脉冲激光通过窗口聚焦到处于真空室内的靶材表面，靶材表面因吸收激光能量而快速受热，表面逐渐产生高温及烧灼现象，靶材表面温度不断升高，有物质从表面逸出，出现高温高密度的等离子体，等离子体选择定向局域膨胀发射，最终落在衬底上沉积形成薄膜[1]。
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