优化多组分薄膜厚度与元素分布均匀性的脉冲激光共轴扫描沉积法

本文主要探讨了传统脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition, PLD）技术在制备多组分薄膜时面临的挑战，即随着激光入射方向和脉冲能量的变化，会导致等离子体偏移（plume deflection）和成分分布不均（composition distribution change），从而导致薄膜厚度不均匀（thickness uniformity issue）和化学成分分布不一致（elements distribution homogeneity），这直接影响到最终产品的设备性能和合格率。 为了克服这些缺点，研究人员提出了一种基于PLD的创新方法，即共轴扫描脉冲激光沉积技术（coaxial scanning pulsed laser deposition）。这种方法通过在脉冲激光源和基板之间安装一个同步摆动的反射镜来实现对沉积过程的精确控制。通过这种策略，能够有效地减小激光束的偏斜效应，并保持在大面积上沉积的薄膜厚度和元素比例的均匀性。 作者们，来自深圳大学物理科学与技术学院的研究团队，如胡建国、李秋文、夏东海、刘毅、龙晶华、王柳阳和唐焕斌等人，共同研究了这一新型沉积技术的原理与应用。他们详细介绍了实验装置的设计以及优化参数的选择，包括激光频率、脉冲宽度、扫描速度和振荡频率等因素，如何协同作用以实现薄膜的优化沉积。 论文于2014年7月发表在《中国光学 letters》上，表明了该技术对于提高多组分薄膜如CIGS（Copper-Iron-Gallium-Selenide，铜铟镓硒）薄膜的制备质量具有显著优势，尤其是在大面积均匀性和化学成分稳定性方面。这种方法对于诸如太阳能电池、光电子器件等领域的高精度薄膜制造有着重要的实际应用价值，有助于提升产品的生产效率和产品质量。 总结来说，这篇论文的核心贡献在于提出了一种新颖的PLD方法，解决了传统技术中厚度和元素分布不均的问题，为多组分薄膜的工业化生产和高质量应用开辟了新的可能性。通过精密调控激光沉积过程，研究人员实现了大面积CIGS薄膜的均匀性和稳定性的显著改善，这将推动相关领域技术的发展和进步。