射法

(Sputtering)

热分解化学气相沉积技术

(CVD)等。

3.1　等离子体化学气相沉积技术(PCVD)
　　

PCVD 是一种新的制膜技术，它是借助等离子体使含有薄膜组成原子的气

态物质发生化学反应，而在基板上沉积薄膜的一种方法，特别适合于半导体薄
膜和化合物薄膜的合成，被视为第二代薄膜技术。
　　

PCVD 技术是通过反应气体放电来制备薄膜的，这就从根本上改变了反应

体系的能量供给方式，能够有效地利用非平衡等离子体的反应特征。当反应气
体压力为

-1

～

Pa 时，电子温度比气体温度约高 1～2 个数量级，这种热

力学非平衡状态为低温制备纳米薄膜提供了条件。由于等离子体中的电子温度高
达

，有足够的能量通过碰撞过程使气体分子激发、分解和电离，从而大大

提高了反应活性，能在较低的温度下获得纳米级的晶粒，且晶粒尺寸也易于控
制。所以被广泛用于纳米镶嵌复合膜和多层复合膜的制备，尤其是硅系纳米复合

薄膜的制备

［

14］

。

PCVD 装置虽然多种多样，但基本结构单元往往大同小异。如果按等离子体

发生方法划分，有直流辉光放电、射频放电、微波放电等几种。目前，广泛使用
的是射频辉光放电

PCVD

装置，其中又有电感耦合和电容耦合之分。图

1 为我

们实验室使用的钟罩型电容耦合辉光放电

PCVD 装置示意图。射频频率为

13.586MHz，电极间矩为 2.5cm

。电容耦合辉光放电装置的最大优点是可以

获得大面积均匀的电场分布，适于大面积纳米复合薄膜的制备。关于微波放电的
ECR 法由于能够产生长寿命自由基和高密度等离子体已引起了广泛兴趣，但尚
处于积极研究阶段。因此，可以说射频放电的电感耦合和平行板电容耦合是目前
最常用的

PCVD 装置。

图

1　等离子体化学

气相沉积装置示意图

3.2　溶胶-凝胶法
(sol-gel)
　　溶胶

-凝胶法是

60 年代发展起来的一
种制备玻璃、陶瓷等无

机材料的新方法。近年来有许多人利用该方法制备纳米复合薄膜。其基本步骤是

先用金属无机盐或有机金属化合物在低温下液相合成为溶胶，然后采用提拉法
(dip-coating)或旋涂法(spin-coating)

，使溶液吸附在衬底上，经胶化过程

(gelating)

，成为凝胶，凝胶经一定温度处理后即可得到纳米晶复合薄膜，目

前已采用

sol-gel 法得到的纳米镶嵌复合薄膜主要有

Co(Fe,Ni,Mn)/SiO

［

15］

，

CdS(ZnS,PbS)/SiO

［

16］

。由于溶胶的先驱体可以提

纯且溶胶

凝胶过程在常温下可液相成膜，设备简单，操作方便。因此，溶胶

-凝

胶法是常见的纳米复合薄膜的制备方法之一。
3.3　溅射法(Sputtering)
　　溅射镀膜法是利用直流或高频电场使惰性气体发生电离，产生辉光放电等

离子体，电离产生的正离子和电子高速轰击靶材，使靶材上的原子或分子溅射