用脉冲激光沉积法在硅衬底上生长IrO2薄膜的研究

论文摘要

IrO2薄膜因具有良好的抗氧化性能、很强的催化活性以及很好的抗腐蚀性等,可广泛应用于电极材料、微电子、固态燃料电池和气敏元件等许多领域。 论文基于脉冲激光沉积（PLD）技术,在Si（100）衬底上制备了IrO2薄膜。重点研究了氧分压、衬底温度、激光输出能量、靶间距等PLD工艺参数和后续退火对其结构和性能的影响,以得到高质量的IrO2薄膜。结果表明:各种工艺参数对于薄膜的物相和结构影响很大,较低的氧分压得不到纯的多晶IrO2薄膜,而衬底温度、激光能量、衬底和靶之间的距离、退火温度影响薄膜的取向和微观形貌。通过对IrO2薄膜生长条件的探索,找到了生长高质量IrO2薄膜的优化条件:氧分压20Pa,衬底温度500℃,激光能量140mJ,衬底和靶的距离50mm,退火温度700～750℃。XRD、SEM和AFM等测试分析表明:在此条件下沉积的IrO2薄膜沿（101）取向生长,厚度均匀,界面清晰,与硅衬底表面结合良好,其表面粗糙度为3.9nm。利用四探针测试技术测得IrO2薄膜的室温电阻率达到37±1.5μO·cm,已极接近块体单晶IrO2薄膜的电阻率,适于作电极材料。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 2薄膜常见的制备方法'>1.2 IrO₂薄膜常见的制备方法
• 1.2.1 溅射法
• 1.2.2 金属有机化学气相沉积法
• 1.2.3 热分解法
• 1.2.4 电化学沉积法
• 1.2.5 溶胶凝胶法
• 1.2.6 脉冲激光沉积法
• 1.3 实验内容和目的
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究目的
• 第二章 脉冲激光沉积（PLD）技术简介
• 2.1 概述
• 2.2 PLD的基本原理
• 2.2.1 激光与靶的相互作用
• 2.2.2 烧蚀物的传输
• 2.2.3 等离子体在衬底上成核、长大形成薄膜
• 2.3 PLD技术的优缺点
• 2薄膜的制备与结构表征'>第三章 IrO₂薄膜的制备与结构表征
• 3.1 实验过程
• 3.2 薄膜微观结构的分析方法
• 3.2.1 激光拉曼光谱 （Raman）
• 3.2.2 X射线衍射（XRD）
• 3.2.3 扫面电子显微镜（SEM）
• 3.2.4 原子力显微镜（AFM）
• 2薄膜的PLD沉积'>3.3 IrO₂薄膜的PLD沉积
• 2薄膜的影响'>3.3.1 氧分压对生长IrO₂薄膜的影响
• 2薄膜的影响'>3.3.2 衬底温度对生长IrO₂薄膜的影响
• 2薄膜的影响'>3.3.3 激光能量对生长IrO₂薄膜的影响
• 2薄膜的影响'>3.3.4 衬底和靶的距离对生长IrO₂薄膜的影响
• 2薄膜的影响'>3.3.5 退火温度对生长IrO₂薄膜的影响
• 3.4 小结
• 2薄膜电性能的研究'>第四章 IrO₂薄膜电性能的研究
• 4.1 微区薄层电阻四探针测试仪的原理
• 4.2 不同工艺参数对薄膜的电阻率的影响
• 2薄膜电阻率的影响'>4.2.1 厚度对IrO₂薄膜电阻率的影响
• 2薄膜电阻率的影响'>4.2.2 不同氧分压对 IrO₂薄膜电阻率的影响
• 2薄膜电阻率的影响'>4.2.3 不同衬底温度对 IrO₂薄膜电阻率的影响
• 2薄膜电阻率的影响'>4.2.4 不同激光能量对 IrO₂薄膜电阻率的影响
• 2薄膜电阻率的影响'>4.2.5 不同衬底和靶的距离对 IrO₂薄膜电阻率的影响
• 2薄膜电阻率的影响'>4.2.6 不同热处理工艺对 IrO₂薄膜电阻率的影响
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢