原子层沉积机理的原位光电子能谱研究进展

发布时间：2022-01-07 21:32

　　原子层沉积是一种新兴的气相薄膜沉积方法,已广泛应用于微电子、能源、光学以及催化等领域.研究和理解原子层沉积过程中的物理化学机理对于沉积高质量薄膜及其应用至关重要.光电子能谱作为一种表面分析技术,可用于原位检测原子层沉积反应过程中的表面化学变化,为原子层沉积机理研究及新型原子层沉积方法的研发提供重要的基础.本文首先介绍了原位光电子能谱的工作原理及设备构造,之后分类阐述了应用原位光电子能谱在薄膜生长过程的表面化学反应机理、初始生长过程的基底效应、薄膜生长行为模式研究、前驱体表面热解过程及影响以及界面能带结构等原子层沉积机理方面的研究进展,最后展望了光电子能谱在未来原子层沉积机理研究中的发展方向. 

【文章来源】：中国科学:化学. 2020,50(06)北大核心CSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

一个ALD周期反应步骤示意图(网络版彩图)

本文从5个方面列举讨论了使用原位PES方法研究ALD机理的进展,具体针对的机理问题包括薄膜生长过程的表面化学反应机理、初始生长过程的基底效应、薄膜生长行为模式研究、前驱体表面热解过程及其对薄膜生长的影响以及界面能带结构研究等.3.1 薄膜生长过程的表面化学反应

在另一些ALD沉积过程中,基底与薄膜界面附近的元素也可能发生相互扩散的现象[68].如图7所示,在SiO2/Si基底上使用三羰基(甲基环戊二烯基)锰(I)(MeCpMn(CO)3)沉积Mn金属的过程中,Sun等[47]借助原位角分辨XPS技术,发现在352℃(625 K)沉积时Mn元素会扩散到基底内数纳米深处,形成硅化锰,与此同时,Si 2p XPS谱表明来自基底的Si元素也会扩散到表面形成硅酸锰.此外,在ITO基底上沉积Al2O3的过程中,Bayer等[38]通过原位XPS研究发现ITO中的氧离子会不断扩散到表面与三甲基铝反应,从而导致表面反应不再满足自限性.界面处的元素扩散过程总体上受温度影响[69],同时也可能受到前驱体吸附或沉积过程中产生的化学势梯度的影响[31].3.3 薄膜生长行为模式研究


本文编号：3575307