[发明专利]用于预测多元拼合靶材制备的薄膜成分的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于脉冲激光沉积薄膜领域，具体涉及一种用于预测多元拼合靶材制备的薄膜成分的预测方法。

背景技术

脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，PLD)技术能够实现薄膜的可控生长(尤其是膜厚与表面粗糙度)。使用拼合靶材能够制备A-B体系任意组成A_xB的薄膜。然而，目前使用拼合靶材的脉冲激光沉积方法制备A_xB薄膜，薄膜成分受激光能量、单元靶材吸光系数、基板与靶材相对位置、拼合靶材各单元靶材圆心角之比等因素的影响。在实际生产过程中，可控参数多，需要进行大量系统的实验才能够得到所需组成薄膜的制备工艺条件，而且薄膜表面质量无法保证。在此前提下，迫切需要构建相应的预测模型，快捷地预测薄膜成分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于预测多元拼合靶材制备的薄膜成分的预测方法。该方法采用理论推导结合系统实验的方法得出薄膜成分与脉冲激光沉积参数之间的工程公式，该工程公式可以为拼合靶材的脉冲激光沉积过程提供技术指导，利用工程公式，在特定的沉积参数下，可以对产物薄膜的组分进行预测；也可以针对所需产物薄膜的组分要求对沉积参数进行选择。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种用于预测多元拼合靶材制备薄膜的薄膜成分的预测方法，包括如下步骤：

(1)根据薄膜脉冲激光沉积物化模型，推导薄膜产物各成分的的摩尔比x1随激光能量、基板和靶材的距离以及多元拼合靶材中各单元靶材的圆心角之比x2的理论公式；

(2)固定基板和靶材的距离，简化上述理论公式，得到以激光能量和x2为变量的工程公式；然后进行系统实验，选取一系列实验结果，代入到工程公式内，计算方程参数值，由此确定x1随激光能量和x2变化的工程公式方程；

(3)根据工程公式方程，在沉积参数确定的情况下，预测薄膜产物的成分，或者根据所需要生产的薄膜成分，代入工程公式方程来确定合适地沉积参数；所述沉积参数为激光能量和x2。

按上述方案，所述多元拼合靶材为二元拼合靶材为A^x2B，x2＝θ_A/θ_B，θ_A为A单元 靶材的圆心角，θ_B为B单元靶材的圆心角，θ_A+θ_B＝360°。

按上述方案，所述二元拼合靶材的理论公式为：

式(1)中d_A、d_B为激光烧蚀深度，对于固定波长激光器，d_A、d_B为激光能量的函数：

dA=2bA-DA·2bA2I0;dB=2bB-DB·2bB2I0---(2)]]>