Pb(Zr,Ti)O3薄膜的PLD生长研究+文献综述(5)
(3) 在衬底表面凝结成膜
作绝热膨胀发射的等离子体迅速冷却，遇到位于靶对面的衬底后即在衬底上沉积成膜。形核过程取决于基体、凝聚态材料和气态材料三者之间的界面能。临界形核尺寸取决于其驱动力。对于较大的晶核来说，它们具有一定的过饱和度，它们在薄膜表面形成孤立的岛状颗粒，这些颗粒随后张大并且接合在一起。当过饱和度增加时，临界晶核尺寸减小直至接近原子半径的尺寸，此时的薄膜的形态是二文的层状。
由脉冲激光沉积的独特物理过程，和其它制膜技术相比，主要有下述优点：
（1）适用于多组元化合物的沉积，激光法的非选择一致蒸发有利于沉积此类薄膜；
（2）可以蒸发金属、半导体、陶瓷等无机材料，有利于解决难熔材料的薄膜沉积问题；
（3）能够沉积高质量纳米薄膜，高的离子动能具有显著增强二文生长和显著抑制三文生长的作用，促进薄膜的生长沿二文展开，因而能获得连续的极细薄膜而不形成分离核岛；
（4）衬底温度低，可以在室温下原位生长取向一致的织构膜和外延单晶膜；
（5）换靶装置，便于实现多层膜的及超晶格的生长，多层膜的原位沉积便于产生原子级清洁的界面。
作为一种新生的沉积技术脉冲激光沉积也存在以下有待解决的问题：
（1）对相当多材料，沉积的薄膜中有熔融小颗粒或靶材碎片，这是在激光引起的爆炸过程中喷溅出来的，这些颗粒的存在大大降低了薄膜的质量，事实上，这是PLD迫切需要解决的关键问题；
（2）限于目前商品激光器的输出能量，尚未有实验证明激光法用于大面积沉积的可行性，但这在原理上是可能的；
（3）平均沉积速率较慢，随淀积材料不同，对1000mm2左右沉积面积，每小时的沉积厚度约在几百纳米到1μm范围；
（4）鉴于激光薄膜制备设备的成本和沉积规模，目前看来它只适用于微电子技术、传感器技术、光学技术等高技术领域及新材料薄膜开发研制。随着大功率激光器技术的进展，其生产性的应用是完全可能的。
3.2 PLD镀膜中的关键因素及最佳参数
（1）衬底温度
衬底温度是决定薄膜质量好坏的最关键因素，给衬底加热有利于颗粒在膜上加快迁移，有利于结晶。若衬底温度低，沉积原子还来不及排列好，又有新的原子到来，则往往不能形成单晶膜；若温度甚低，原子很快冷却，难以在衬底上迁移，这样会形成非晶薄膜。若衬底温度过高，则热缺陷大量增加，也难以形成单晶膜。
（2）靶材与衬底的距离
距离太远时羽辉中的离子就会复合成大颗粒；太近时羽辉的离子能量大速度快就会把膜和衬底打坏。
（3）氧压和退火温度
等离子羽辉中的氧离子会结合成氧气跑掉，充氧压的目的就是为了补充薄膜中缺失的氧。但氧压不宜过高，过高的氧压会使溅射产生的粒子经受大量的碰撞而散射，使其失去大部分能量。退火时温度太低不利于薄膜重新结晶且氧不能很好地补充进去；温度太高时，已形成的薄膜会分解。
（4）靶材的致密度
致密度要高，若太疏松就会把大块和大颗粒打下，来造成膜的粗糙和不均匀，影响膜的质量。
（5）激光能量
能量太低产生不了溅射或者溅射少沉积速度慢，随着能量的增加薄膜沉积速率、粒子平均尺寸等离子体羽辉得空间分布也随之改变，能量过大时会有大颗粒出现，薄膜表面光洁度降低。
（6）激光频率
频率太高时沉积在膜上的颗粒还未运动开来，下一批溅射的颗粒已落下来，这样就会造成堆积从而形成不均匀膜；频率太低时，间隔时间长杂质就会进入薄膜，降低膜的质量。
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