对ScF₃和ScAlF薄膜的原子层沉积

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 薄膜沉积的情况
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 原子层沉积 (ALD) 是一种强大的技术,用于创建具有原子级控制的高度合规的薄膜.
• 负热膨胀 (NTE) 材料具有独特的特性,在加热时收缩,在专业应用中非常有价值.
• 化 (ScF3) 已被探索其潜在的NTE特性,但需要可扩展的沉积方法.

研究的目的:

• 开发和描述一种用于沉积化 (ScF3) 薄膜的ALD工艺.
• 为了研究沉积的ScF3薄膜的热膨胀特性.
• 通过与化 (AlF3) 共同沉积ScF3以形成ScxAlyFz膜来探索热膨胀的修改.

主要方法:

• 使用了Sc(thd) 3和NH4F作为ScF3ALD的前体.
• 在250-375°C的温度下沉积的晶体ScF3薄膜.
• 使用飞行时间能量弹性反弹分析 (ToF-ERDA) 分析了薄膜组成,并使用高温X射线衍射 (HTXRD) 描述了热膨胀.

主要成果:

• 在ALD周期中实现了0.16-0.23 Å之间的每周期增长 (GPC) 和线性厚度增长.
• 沉积的ScF3薄膜呈现出2.9:3.1的F/Sc比,含有最小的杂质 (H,C,O).
• ScF3片显示负热膨胀,而ScxAlyFz片显示可调节的正热膨胀,取决于Al含量.

结论:

• 成功建立了ScF3的ALD过程,从而创造了第一个具有广泛负热膨胀的ALD材料.
• 通过将Al纳入ScF3膜,证明了量身定制热膨胀特性的能力,为先进的材料设计打开了可能性.
• 为ScF3和AlF3开发的ALD工艺为制造具有受控热反应的功能材料提供了一条途径.