原子層沉積是一種新興的氣相薄膜沉積方法,已廣泛應(yīng)用于微電子、能源、光學(xué)以及催化等領(lǐng)域.研究和理解原子層沉積過程中的物理化學(xué)機(jī)理對(duì)于沉積高質(zhì)量薄膜及其應(yīng)用至關(guān)重要.光電子能譜作為一種表面分析技術(shù),可用于原位檢測(cè)原子層沉積反應(yīng)過程中的表面化學(xué)變化,為原子層沉積機(jī)理研究及新型原子層沉積方法的研發(fā)提供重要的基礎(chǔ).本文首先介紹了原位光電子能譜的工作原理及設(shè)備構(gòu)造,之后分類闡述了應(yīng)用原位光電子能譜在薄膜生長(zhǎng)過程的表面化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、初始生長(zhǎng)過程的基底效應(yīng)、薄膜生長(zhǎng)行為模式研究、前驅(qū)體表面熱解過程及影響以及界面能帶結(jié)構(gòu)等原子層沉積機(jī)理方面的研究進(jìn)展,最后展望了光電子能譜在未來原子層沉積機(jī)理研究中的發(fā)展方向. 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué):化學(xué). 2020,50(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

一個(gè)ALD周期反應(yīng)步驟示意圖(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)

本文從5個(gè)方面列舉討論了使用原位PES方法研究ALD機(jī)理的進(jìn)展,具體針對(duì)的機(jī)理問題包括薄膜生長(zhǎng)過程的表面化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、初始生長(zhǎng)過程的基底效應(yīng)、薄膜生長(zhǎng)行為模式研究、前驅(qū)體表面熱解過程及其對(duì)薄膜生長(zhǎng)的影響以及界面能帶結(jié)構(gòu)研究等.3.1 薄膜生長(zhǎng)過程的表面化學(xué)反應(yīng)

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(kuò)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(shù),發(fā)現(xiàn)在352℃(625 K)沉積時(shí)Mn元素會(huì)擴(kuò)散到基底內(nèi)數(shù)納米深處,形成硅化錳,與此同時(shí),Si 2p XPS譜表明來自基底的Si元素也會(huì)擴(kuò)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(huì)不斷擴(kuò)散到表面與三甲基鋁反應(yīng),從而導(dǎo)致表面反應(yīng)不再滿足自限性.界面處的元素?cái)U(kuò)散過程總體上受溫度影響[69],同時(shí)也可能受到前驅(qū)體吸附或沉積過程中產(chǎn)生的化學(xué)勢(shì)梯度的影響[31].3.3 薄膜生長(zhǎng)行為模式研究


本文編號(hào)：3575307