Gepulste Laserabscheidung: Vom Labor in die Fabrik
PLD nutzt leistungsstarke Excimerlaser für die stöchiometrische Herstellung aller Arten von Dünnschichten, von der fortschrittlichen Batterieforschung bis zur Serienproduktion von supraleitenden Bändern.
25. 2023년 1월 일관적인
Es gibt viele Möglichkeiten, verschiedene Arten von Dünnschichten für elektronische, optische und photonische Anwendungen herzustellen, z. B. thermisches Verdampfen, 반응성 Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung. Doch in den letzten Jahren hat sich diegepulste Laserabscheidung(PLD)zur bevorzugten Technologie für viele neue Dünnschichtanwendungen entwickelt. Sie hat sich von einem reinen Laborforschungswerkzeug zu einer Technologie entwickelt, die auch die Serienfertigung unterstützt. Werfen wir einen Blick auf die Funktionsweise von PLD, seine wichtigsten Vorteile und einige interessante Anwendungen.
Bei der PLD wird ein festes Stück des dünnen Materials – das so genannte Target – in einer Vakuumkammer in der Nähe des Substrats platziert, auf das die Schicht aufgebracht werden soll. Das Target wird mit Pulsen eines hochenergetischen Ultravioletten Excimerlasers bestrahlt, der je nach Material entweder bei 193 nm, 248 nm order 308 nm arbeitet. 다이 호헤 Fluenz der엑시머레이저펄스erzeugtatoare Spezies mit einem hohen Ionisierungsgrad und hoher kinetischer Energie. Diese Atome lagern sich langsam auf dem Substrat ab und bilden eine Materialschicht.
Stöchiometrische Eergebnisse
Stöchiometrie ist ein Begriff aus der Chemie, der sich auf das Verhältnis der verschiedenen Atome in einem Material bezieht. Die Stöchiometrie von Ethylen ist zum Beispiel Wasserstoff und Kohlenstoff im Verhältnis 2:1. Wenn ein elementares Targetmaterial wie Graphit (d. h. nur Kohlenstoffatome) bei der PLD verwendet wird, wird die Schicht immer die gleiche Zusammensetzung wie das Target haben, da es keine andere Möglichkeit gibt.
Aber viele wichtige neue Schichttypen haben recht komplexe Stöchiometrien. Herausragende Beispiele sind Hochtemperatur-Supraleiter(HTS) 및 Perowskit-Materialien은 neuartigen photonischen Geräten verwendet werden, einschließlich der nächsten Generation von Solaranlagen에서 사망합니다. Die Herausforderung besteht darin, das Material am Target zu verdampfen und alle Atome in den gleichen Verhältnissen – der gleichen Stöchiometrie – auf dem Substrat abzulagern wie in der ursprünglichen Targetform. Der Prozess wird dann als stöchiometrische Abscheidung bezeichnet und die Schichten werden stöchiometrische Schichten genannt.
Stöchiometrische PLD erzeugt Schichten mit der gleichen Zusammensetzung wie das Zielmaterial.
Einer der Hauptvorteile der PLD mit Excimerlasern ist die Fähigkeit, extrem stöchiometrische Schichten herzustellen, wenn der Prozess richtig optimiert ist. Die Fähigkeit, dies mit einer breiten Palette von Materialien zu tun, ist sogar noch wichtiger für fortschrittliche Geräte, deren Funktion von abwechselnden Schichten aus zwei oder mehr Materialien abhängt. Im Gegensatz dazu haben mehrere andere Abscheidungsverfahren in dieser Hinsicht oft Probleme, insbesondere wenn die Materialien eine Mischung aus Atomen mit sehr unterschiedlichen Massen und chemischen Eigenschaften enthalten.
부자 엑시머레이저
Drei Laserparameter sind für eine erfolgreiche PLD sehr wichtig, wobei der Erfolg durch eine hohe Ausbeute an hochdichten Schichten mit gleichmäßiger Dicke und der richtigen Stöchiometrie definiert ist.
Die erste ist die Gleichmäßigkeit des Strahls. Durch eine gleichmäßige Strahlintensität kann ein größerer Bereich des Targets abgetragen werden, und zwar mit der gleichen optimierten Fluenz. 핫스팟 oder Schwachstellen im Strahl könnten diese Optimierung gefährden und die Qualität und Gleichmäßigkeit der Schicht beeinträchtigen. PLD einen Excimerlaser는 Puls-zu-Puls-Stabilität에 적합합니다. Und schließlich benötigt PLD einen Excimerlaser mit hoher Pulsenergie und hoher Leistung, um die Skalierung des Prozesess in Produktionslinien zu ermöglichen.
죽어라COMPex 시리즈 von 바카라 카지노의 엑시머레이저sind die erste Wahl fürPLD-Anwendungen, da sie alle diese Anforderungen erfüllen. Mit Pulsenergien von bis zu 750mJ und einer Leistung von über 30Watt bieten diese Laser eine unerreichte Pulsstabilität von 0,75%, rms, um eine hohe Fluenzkontrolle zu gewährleisten.
와우 PLD도 마찬가지인가요?
Hochtemperatursupraleitende Bänder
Mehrschichtige hochtemperatursupraleitende(HTS) Bänder mit einer PLD-abgeschiedenen supraleitenden Schicht aus Seltenerd-Barium-Kupfer-Oxid(REBCO) sind der Schlüssel zu einer neuen Generation von Magneten für Fusions-, MRT- und Teilchenbeschleuniger sowie zu verlustarmen Stromnetzkompontenen. Nur das Excimerlaser-basierte PLD hat sich als geeignet erwiesen, HTS-Schichten für reale industrielle Anwendungen zu erzeugen.
Hochfrequenz-Piezofilter
Hochfrequenz(HF)-Filter auf der Basis von Piezoelektrischen Aluminiumnitrid(AlN)-Dünnschichten werden häufig in der mobilen Kommunikationsinfrastruktur eingesetzt. Die 5G- 및 WLAN 표준은 Nächsten Generation sind auf dünnere 및 Piezoaktivere Kristalline Dünnschichten mit einer präzisen Dotierstoffkonzentration angewiesen입니다. Mit der PLD-Methode lassen sich hervorragende HF-Dünnschichten zu noch geringeren Kosten herstellen als mit dem herkömmlichen Sputterverfahren. Es erzeugt hoch geordnete Dünnschichten mithomogenen HF-Eigenschaften, die für die 5G- und 6G-āra bereit sind.
Diamantähnliche Kohlenstoffschichten
Verschleißfeste und mechanisch stable diamantähnliche Carbon(DLC)-Beschichtungen mit extrem niedrigem Reibungskoeffizienten sind der Schlüssel für den kosteneffizienten Einsatz von hochbelasteten Werkzeugen und Kompontenen. Excimerlaser scheiden wasserstofffreie DLC-Schichten in einem PLD-Verfahren bei niedriger Temperatur ab und gewährleisten in Kombination mit dem Excimerlaser Annealing eine sehr gute Haftung auf einer Vielzahl von Materialien.
Dünnschicht-Wafer
Die Herstellung von Dünnschichten wird in einer Vielzahl von Waferbasierten Märkten wie MEMS, Halbleitern, Photovoltaik, OLED-Bildschirmen und HF-Frontend-Filtern eingesetzt. Ausgereifte PLD-Prozesse für industrielle Wafergrößen bis zu 300mm ermöglichen es den Systemanbietern, ihre Fähigkeiten und Schichtkomplexität/Funktionalitäten über die etablierten Methoden wie Sputtern, Atomlagenabscheidung oder chemische Gasphasenabscheidung hinaus zu erweitern.
Festkörper-Dünnschichtbatterien
Batteriezellen auf Basis von Festelektrolyten versprechen eine größere Reichweite und schnelle Ladefähigkeit für den wachsenden Markt der Elektromobilität. PLD ermöglicht das Wachstum von hochmodernen, ionenleitenden Festelektrolyten einschließlich Anoden- und Kathodenmaterialien mit einstellbarer Dichte und Stöchiometrie sowie einer Präzision im Nanometerbereich.
투명, leitfähige 산화물
Bei verschiedenen Arten von Solarzellen, wie z. B. Halogenid-Perowskit-Photovoltaikzellen, besteht eine der größten Herausforderungen in der Abscheidung der transparenten, leitenden Elektrode auf den empfindlichenorganischen Schichten. Waferbasierte PLD ermöglicht die Herstellung von hochwertigen transparenten Elektroden fürufferfreie halbtransparente Perowskit-Solarzellen.
PLD에 이상적인 엑시머레이저
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der엑시머레이저이상적인 레이저 fürPLDist. Er liefert die hohe Photonenenergie für die stöchiometrische Schichtenerzeugung und die hohe Pulsenergie und mittlere Leistung für industrielle Produktionsraten. Und wie diese sehr unterschiedlichen Beispiele zeigen, kann sie auf eine unglaublich breite Palette von Dünnschichten angewendet werden, was sie zu einer der am schnellsten wachsenden Laseranwendungen macht.
