镓掺杂氧化锌薄膜的制备及结构研究(5)
1.5.3 溶胶-凝胶法（Sol-gel）
溶胶-凝胶法[13]（Sol-gel）是20世纪60年代发展起来的一种方法，在70年代以后得到深入研究。溶胶-凝胶法制备薄膜的基本原理是以金属醇盐或无机盐为前驱体，溶于溶剂（水或有机溶剂）中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚集成几个纳米左右的粒子并形成溶胶，再以溶胶为原料通过喷射、旋涂、浸拉、浸渍等对各种基材进行涂膜处理，溶胶膜经凝胶化及干燥处理后得到干凝胶膜，最后在一定的温度下烧结即得到所需要的薄膜。
1.5.4 脉冲激光沉积法（PLD）
脉冲激光沉积[14] （Pulsed laser deposition，简称 PLD）是高功率的脉冲激光束经过聚焦之后通过窗口进入真空室照射靶材，激光束在短时间内使靶表面产生很高的温度，并使其气化，产生等离子体，其中所包含的中性原子、离子、原子团等以一定的动能到达衬底，从而实现薄膜的沉积。此工艺生长参数独立可调，可精确控制化学计量，薄膜的平整度较高，易于实现薄膜的制备和多层膜结构的生长，而且采用光学系统，避免了不必要的污染。
PLD技术的特点
由于脉冲激光镀膜的极端条件和独特的物理过程，与其它的制膜技术相比较，它主要有下述一些特点。
优点：
（1）由于PLD是在高真空条件下进行且只要入射激光能量密度超过一定阈值，靶的各组成元素就具有相同的脱出率，在空间具有相同的分布规律，因而可以保证靶膜成分一致，可以生长与靶材成分一致的多元化合物薄膜，甚至是含有易挥发元素的多元化合物薄膜。由于等离子体的瞬间爆炸式发射，不存在成分择优蒸发效应，以及等离子体发射的沿靶轴向的空间约束效应。这样，脉冲激光沉积的薄膜易于准确再现靶材的成分。
（2）出于激光能量的高度集中，PLD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）易于在较低温度（如室温）下原位生长取向一致的织构膜和外延单晶膜。适用于制备高质量的光电、铁电、压电、高温超导等多种功能薄膜。
（4）能够沉积高质量纳米薄膜。高的粒子动能具有显著增强二文生长抑制三文生长的作用，促进薄膜的生长沿二文展开，因而能够获得极薄的连续薄膜而不易出现岛化。同时，PLD方法中极高的能量和高的化学活性又有利于提高薄膜质量。
（5）由于灵活的换靶装置，便于实现多层膜及超晶格薄膜的生长，多层膜的原位沉积便于产生原子级清洁的界面。
（6）适用范围广。此技术设备简单，易控制，效率高，灵活性大；靶结构形态可以多样，适用于多种材料薄膜的制备。
缺点：
PLD方法的缺点是不易于制备大面积膜，而且膜表面质量不太理想[15]。通常在膜的表面形成一些小液滴（0.1-10 μm），人们付出很大努力来克服这些困难，例如通过激光扫描和移动衬底来制备大面积薄膜。利用双激光束技术先把靶面局部熔化，然后照射熔区使之转变为等离子体来控制表面小液滴的产生等。另一个缺点是膜厚不够均匀。熔蒸“羽辉”具有很强的定向性，只能在很窄的范围内形成均匀厚度的膜。解决的办法是，激光束在靶上扫描并转动衬底。有报道说，在15 cm直径衬底上薄膜厚度变化可达±2.3％，组分变化可达±0.5％。
1.6 工艺参数对ZnO薄膜特性的影响