Systematic investigation of the reactive ion beam sputter deposition process of SiO2
Systematic investigation of the reactive ion beam sputter deposition process of SiO2
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SiO2反应离子束溅射沉积工艺的系统研究
DOI：
10.1140/epjb/e2018-80453-x
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
C. Bundesmann
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Mateev;T. Lautenschläger;D. Spemann;A. Finzel;J.W. Gerlach;F. Frost;C. Bundesmann
离子束溅射沉积（IBSD）是一种成熟的物理气相沉积技术，其提供了定制成膜颗粒的性质并因此定制膜性质的机会。这是因为两个原因：（i）离子产生和加速（离子源）、溅射（靶）和薄膜沉积（衬底）是局部分离的。(ii)溅射靶原子和散射初级粒子的角度和能量分布取决于离子入射角、离子能量和离子种类。采用离子束溅射法在活性氧气氛中制备了SiO2薄膜。系统地改变溅射几何形状、离子能量和离子种类，并研究了它们对薄膜性能的影响。SiO2薄膜为非晶态。生长速率随着离子能量和离子入射角的增加而增加。厚度，折射率，化学计量比，质量密度和表面粗糙度显示出很强的相关性与溅射的几何形状。在沉积膜中发现了相当数量的初级惰性气体颗粒。一次离子种类对薄膜性能也有影响，而离子能量的影响很小。
Ion beam sputter deposition (IBSD) is an established physical vapour deposition technique that offers the opportunity to tailor the properties of film-forming particles and, consequently, film properties. This is because of two reasons: (i) ion generation and acceleration (ion source), sputtering (target) and film deposition (substrate) are locally separated. (ii) The angular and energy distribution of sputtered target atoms and scattered primary particles depend on ion incidence angle, ion energy, and ion species. Ion beam sputtering of a Si target in a reactive oxygen atmosphere was used to grow SiO2films on silicon substrates. The sputtering geometry, ion energy and ion species were varied systematically and their influence on film properties was investigated. The SiO2films are amorphous. The growth rate increases with increasing ion energy and ion incidence angle. Thickness, index of refraction, stoichiometry, mass density and surface roughness show a strong correlation with the sputtering geometry. A considerable amount of primary inert gas particles is found in the deposited films. The primary ion species also has an impact on the film properties, whereas the influence of the ion energy is rather small.
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