功能性薄膜在绝缘基板上的低温沉积是通过使用同步浮潜HiPIMS的选择性离子加速实现的
Jyotish Patidar1, Oleksandr Pshyk1, Kerstin Thorwarth1
1Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Dübendorf, Switzerland.
Nature communications
|May 21, 2025
概括
同步浮潜HiPIMS (SFP-HiPIMS) 允许选择性金属离子加速,用于在绝缘体上沉积薄膜. 这种新的技术提高了片的质量,并允许在低温下生长,克服了喷的挑战.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 薄膜沉积的情况
- 等离子体物理学的物理学
背景情况:
- 电离物理蒸汽沉积 (IPVD) 技术,如高功率冲动磁铁喷射 (HiPIMS) 是先进的,但由于难以应用负潜力用于离子加速,与绝缘材料作斗争.
- 现有的方法,如用于绝缘体的无线电频率偏差,可能会损坏具有活力的过程气体离子的薄膜.
研究的目的:
- 介绍和演示同步浮潜HiPIMS (SFP-HiPIMS) 作为一种用于在绝缘基板上沉积高质量的薄膜的解决方案.
- 通过利用基板在HiPIMS放电期间的短暂负浮潜力来实现选择性金属离子加速.
主要方法:
- 开发并实施了同步浮动潜力HiPIMS (SFP-HiPIMS) 技术.
- 在HiPIMS排放期间利用基质的暂时负浮潜力.
- 定时离子到达具有选择性金属离子加速的负潜力,最大限度地减少能量Ar+轰炸.
主要成果:
- 通过使用SFP-HiPIMS.成功地在各种绝缘基板上沉积了Al0.88Sc0.12N薄膜.
- 与传统方法相比,观察到薄膜结晶性,质感和残余应力的显著改善.
- 在100°C的低温下,在c-cut蓝宝石上实现了Al0.88Sc0.12N的表轴生长.
结论:
- SFP-HiPIMS有效地解决了长期以来的挑战,即使用电离体物理蒸汽沉积在绝缘体上沉积高质量的薄膜.
- 该技术提供了改进的 adatom 流动性和减少的能量离子轰炸,导致优越的薄膜特性.
- SFP-HiPIMS是多功能,适用于各种材料,并与标准沉积设备无集成.
