PLD法制备InGaN薄膜的厚度分布研究

"探究脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜的膜厚分布特征" 脉冲激光沉积法（Pulsed Laser Deposition，简称PLD）是一种先进的薄膜制备技术，广泛用于制备高质量的半导体薄膜，如InGaN（铟镓氮）材料，这种材料在发光二极管和太阳能电池等领域具有重要应用。InGaN薄膜的厚度分布对其性能至关重要，直接影响器件的光学和电学特性。 本研究的目的在于深入理解PLD过程中InGaN薄膜的厚度分布规律，从而优化制备过程，提高薄膜的均匀性。在实际操作中，靶材（含有InGaN材料的靶）和基片通常不保持平行状态，这会导致薄膜厚度的非均匀性。研究者采用一种近似方法，将靶材的任意无限小面积元素视为平行状态，通过分析这些等效参数来确定不同位置的膜厚。 实验结果显示，当靶材与基片的倾斜角为0°时，即两者完全平行，激光照射点处的法线与基片相交的地方膜厚达到最大值。这个最大值点为中心，基片两侧的膜厚呈现出对称的分布模式。随着距离基片中心点的增加，薄膜的厚度逐渐减小，这种现象体现了基片中心区域受到激光轰击的强度较高，导致薄膜在此处积累较厚。 然而，当靶材与基片之间存在非零倾斜角时，薄膜的厚度分布呈现不对称性。靠近靶材一侧的薄膜厚度大于远离靶材一侧，倾斜角的增大使得这种差异更加显著。膜厚的最大值不再位于基片中心，而是偏向靶材一侧，倾斜角越大，偏离程度越明显。这表明倾斜角对薄膜厚度的均匀性有显著影响。 另外，靶基距（Target-Substrate Distance，TSD）也对膜厚分布有影响。增大靶基距可以提高膜厚的均匀性，但代价是单位时间内的沉积速率下降，导致总膜厚降低。因此，优化靶基距是平衡均匀性和沉积速率的关键。 PLD法制备InGaN薄膜的过程中，基片上不同位置的薄膜厚度受倾斜角和靶基距的双重影响，存在一定的厚度分布规律。理解并控制这些参数有助于实现更均匀的薄膜，提升InGaN薄膜性能，对于制造高性能的光电设备具有重要意义。