原子層沉積是一種新興的氣相薄膜沉積方法,已廣泛應用于微電子、能源、光學以及催化等領域.研究和理解原子層沉積過程中的物理化學機理對于沉積高質量薄膜及其應用至關重要.光電子能譜作為一種表面分析技術,可用于原位檢測原子層沉積反應過程中的表面化學變化,為原子層沉積機理研究及新型原子層沉積方法的研發(fā)提供重要的基礎.本文首先介紹了原位光電子能譜的工作原理及設備構造,之后分類闡述了應用原位光電子能譜在薄膜生長過程的表面化學反應機理、初始生長過程的基底效應、薄膜生長行為模式研究、前驅體表面熱解過程及影響以及界面能帶結構等原子層沉積機理方面的研究進展,最后展望了光電子能譜在未來原子層沉積機理研究中的發(fā)展方向. 

【文章來源】：中國科學:化學. 2020,50(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

一個ALD周期反應步驟示意圖(網絡版彩圖)

本文從5個方面列舉討論了使用原位PES方法研究ALD機理的進展,具體針對的機理問題包括薄膜生長過程的表面化學反應機理、初始生長過程的基底效應、薄膜生長行為模式研究、前驅體表面熱解過程及其對薄膜生長的影響以及界面能帶結構研究等.3.1 薄膜生長過程的表面化學反應

在另一些ALD沉積過程中,基底與薄膜界面附近的元素也可能發(fā)生相互擴散的現(xiàn)象[68].如圖7所示,在SiO2/Si基底上使用三羰基(甲基環(huán)戊二烯基)錳(I)(MeCpMn(CO)3)沉積Mn金屬的過程中,Sun等[47]借助原位角分辨XPS技術,發(fā)現(xiàn)在352℃(625 K)沉積時Mn元素會擴散到基底內數(shù)納米深處,形成硅化錳,與此同時,Si 2p XPS譜表明來自基底的Si元素也會擴散到表面形成硅酸錳.此外,在ITO基底上沉積Al2O3的過程中,Bayer等[38]通過原位XPS研究發(fā)現(xiàn)ITO中的氧離子會不斷擴散到表面與三甲基鋁反應,從而導致表面反應不再滿足自限性.界面處的元素擴散過程總體上受溫度影響[69],同時也可能受到前驅體吸附或沉積過程中產生的化學勢梯度的影響[31].3.3 薄膜生長行為模式研究


本文編號：3575307