绝缘基片上功能薄膜的低温沉积：基于同步浮动电位HiPIMS的选择性离子加速
应用物理
2024-08-23 v1 材料科学
摘要
离子化物理蒸发 deposition 技术，例如高功率脉冲磁浊溅射（HiPIMS），因其能够在低沉积温度下制备高质量薄膜而日益受到关注。在这些技术中，离子通常通过应用于基片上的负电位来加速到正在生长的薄膜上。然而，一个关键挑战是，如何在绝缘或电气浮动基片上施加此类电位。本文提出了一种用于在绝缘基片上进行低温沉积高质量薄膜的新方法，即基于同步浮动电位高功率脉冲磁浊溅射（SFP-HiPIMS）。该技术利用HiPIMS放电期间在基片上诱导的负浮动电位。通过同步离子到达与基片的浮动电位，可以优先加速特定离子，从而增强自由原子的迁移性，提高薄膜质量，同时减轻Ar+离子轰击的不良影响。我们的概念验证研究表明，可在各种绝缘基片上以低温沉积高质量、取向的Al0.8Sc0.2N薄膜。我们表明，与诱导的负浮动电位同步Al离子流和Sc离子流，可显著提高薄膜的晶体性、c轴取向，同时降低残余应力。此外，这使我们能够在温度仅为100℃时实现石英上异晶生长。本研究的结果表明，SFP-HiPIMS为解决物理蒸发 deposition 中长期以来的挑战提供了一种实用且经济的解决方案，可在标准沉积设备中实现。因此，SFP-HiPIMS为各类新兴技术的先进制造工艺铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2408.12174,
title = {Low Temperature Deposition of Functional Thin Films on Insulating Substrates: Selective Ion Acceleration using Synchronized Floating Potential HiPIMS},
author = {Jyotish Patidar and Oleksandr Pshyk and Lars Sommerhäuser and Sebastian Siol},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.12174},
year = {2024}
}