【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于微纳制造，特别是关于一种可进行原位谱学表征的原子层沉积系统及用该系统进行原位监测原子层沉积的方法。
技术介绍
1、原子层沉积(ald)是一种将物质以单原子膜的形式逐层镀在基底表面的方法，能够实现纳米级厚度薄膜的沉积。其基本原理是将前驱体分子以脉冲的形式交替进入反应腔体，气相前驱体在基底发生化学吸附并进行自限制的表面化学反应。原子层沉积(ald)很大程度上取决于所涉及的表面化学，它可以显著影响沉积膜的特性，如膜厚、形貌、组分和保形性。前驱体的挥发性、热稳定性和自限制反应性会显著影响薄膜的原子层沉积(ald)生长行为。因此，全面了解原子层沉积(ald)的表面化学机制和前驱体化学结构设计是进一步开发和利用原子层沉积(ald)的关键。
2、目前基于原子层沉积过程和反应机制的原位/准原位研究包括石英晶体微天平、光谱椭偏仪、质谱仪及红外光谱等，进而相应地能够实现质量增益损耗、薄膜厚度、残余气体及表面化学成键等的监测。在x射线光电子能谱(x射线光电子能谱(xps))方面的原位/准原位研究，现有的技术包括，通过真空转移装置将原子层沉积(ald)生长好的样品转移到x射线光电子能谱(xps)的分析腔，或者通过真空管道将原子层沉积(ald)与x射线光电子能谱互联，从而减少外界水氧因素带来的干扰。现有的技术都是在原子层沉积(ald)生长后进行x射线光电子能谱(xps)表征，未对反应过程进行监测，这意味着反应机理尚不明确，不利于进一步提升和优化原子层沉积(ald)反应过程。
3、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种可进行原位谱学表征的原子层沉积系统及用该系统进行原位监测原子层沉积的方法，有效地利用了原子层沉积(ald)与近常压x射线光电子能谱(nap-xps)的共同之处，通过在近常压x射线光电子能谱(nap-xps)的分析腔引入交替脉冲气路，以此实现反应气氛下多个脉冲循环下的表面x射线光电子能谱测试，以原位研究原子层沉积(ald)的反应机制。能够通过对表面化学状态的测试，进而推演出反应机理，为实时改变原子层沉积(ald)反应参数提供便捷，利用在线的nap-xps反馈-ald调制-nap-xps反馈的思路，可进一步优化和提升原子层沉积(ald)工艺，实现薄膜的精准制备。
2、为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，包括反应分析腔、气体传输管路、x射线源、能量分析器以及控制模块。所述反应分析腔内设有用于放置样品的样品台；所述气体传输管路连通所述反应分析腔，所述气体传输管路用于向所述反应分析腔传输薄膜沉积前驱体和惰性气体；所述x射线源设置于所述反应分析腔内，所述x射线源能向所述样品台发射x射线；所述能量分析器连通所述反应分析腔，所述能量分析器用于测量并分析经所述x射线照射的样品所发射的光电子的能量分布；以及所述控制模块连接所述反应分析腔、气体传输管路、x射线源以及能量分析器，所述控制模块至少用于控制所述反应分析腔内的压力氛围处于近常压状态，并通过所述能量分析器所获取的信息实时控制所述气体传输管路输送前驱体和惰性气体的量，以控制原子层沉积过程。
3、在本专利技术的一个或多个实施方式中，可进行原位谱学表征的原子层沉积系统还包括真空系统，所述真空系统连接所述反应分析腔以及所述控制模块，所述真空系统在所述控制模块的作用下调节所述反应分析腔内的真空度。
4、在本专利技术的一个或多个实施方式中，可进行原位谱学表征的原子层沉积系统还包括加热模块，所述加热模块设置于所述反应分析腔内并连接所述控制模块，在所述控制模块的作用下调节所述反应分析腔内样品台的温度。
5、在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述气体传输管路包括前驱体传输管路以及惰性气体传输管路，所述前驱体传输管路用于向所述反应分析腔传输前驱体；所述惰性气体传输管路用于向所述反应分析腔传输惰性气体，以维持所述反应分析腔压力平稳以及对所述反应分析腔内进行吹扫。
6、在本专利技术的一个或多个实施方式中，可进行原位谱学表征的原子层沉积系统还包括源瓶，所述源瓶连通所述前驱体传输管路，用于提供薄膜沉积的前驱体。
7、在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述气体传输管路上设置有阀组，所述阀组连接所述控制模块，所述控制模块控制所述阀组的开闭来控制所述气体传输管路的通断，以控制原子层沉积过程。
8、本专利技术还提供了一种采用上述可进行原位谱学表征的原子层沉积系统进行原位监测原子层沉积的方法，包括：控制反应分析腔的压力氛围处于近常压状态；控制气体传输管路向反应分析腔传输前驱体和惰性气体，进行原子层沉积；控制x射线源向样品台发射x射线，并控制能量分析器测量并分析经x射线照射的样品所发射的光电子的能量分布。
9、在本专利技术的一个或多个实施方式中，根据能量分析器所获取的信息实时控制气体传输管路输送前驱体和惰性气体的量，以控制原子层沉积过程。
10、在本专利技术的一个或多个实施方式中，控制气体传输管路向反应分析腔传输前驱体和惰性气体，进行原子层沉积，包括：控制真空系统调节反应分析腔内的真空度为5×10-10mbar至25mbar；控制加热模块调节反应分析腔内的样品台的温度为220k至1500k；控制气体传输管路向反应分析腔以交替脉冲的形式传输前驱体，并在样品台表面样品上发生化学吸附及反应来形成薄膜。
11、在本专利技术的一个或多个实施方式中，加热模块调节反应分析腔内的温度是通过激光加热方法实现的。
12、与现有技术相比，根据本专利技术实施方式的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统及用该系统进行原位监测原子层沉积的方法，有效地利用了原子层沉积(ald)技术与近常压x射线光电子能谱(nap-xps)的共同之处，可在近常压x射线光电子能谱(nap-xps)分析腔体引入交替脉冲气路，以此实现反应气氛下多个脉冲循环下的表面x射线光电子能谱测试，原位研究原子层沉积(ald)的反应机制。通过对表面化学状态的测试，进而推演出反应机理，这为实时改变原子层沉积(ald)反应参数提供便捷，利用在线的nap-xps反馈-ald调制-nap-xps反馈的思路，可进一步优化和提升原子层沉积(ald)工艺，实现薄膜的精准制备。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，还包括真空系统，所述真空系统连接所述反应分析腔以及所述控制模块，所述真空系统在所述控制模块的作用下调节所述反应分析腔内的真空度。
3.如权利要求1所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，还包括加热模块，所述加热模块设置于所述反应分析腔内并连接所述控制模块，在所述控制模块的作用下调节所述反应分析腔内样品台的温度。
4.如权利要求1所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，所述气体传输管路包括前驱体传输管路以及惰性气体传输管路，所述前驱体传输管路用于向所述反应分析腔传输前驱体；所述惰性气体传输管路用于向所述反应分析腔传输惰性气体，以维持所述反应分析腔压力平稳以及对所述反应分析腔内进行吹扫。
5.如权利要求4所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，还包括源瓶，所述源瓶连通所述前驱体传输管路，用于提供薄膜沉积的前驱体。
6.如权利要求1所述的可进行原位谱学表
7.一种采用如权利要求1-6任一所述可进行原位谱学表征的原子层沉积系统进行原位监测原子层沉积的方法，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的原位监测原子层沉积的方法，其特征在于，还包括：根据能量分析器所获取的信息实时控制气体传输管路输送前驱体和惰性气体的量，以控制原子层沉积过程。
9.如权利要求7所述的原位监测原子层沉积的方法，其特征在于，控制气体传输管路向反应分析腔传输前驱体和惰性气体，进行原子层沉积，包括：
10.如权利要求9所述的原位监测原子层沉积的方法，其特征在于，加热模块调节反应分析腔内的温度是通过激光加热方法实现的。
...【技术特征摘要】
1.一种可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，还包括真空系统，所述真空系统连接所述反应分析腔以及所述控制模块，所述真空系统在所述控制模块的作用下调节所述反应分析腔内的真空度。
3.如权利要求1所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，还包括加热模块，所述加热模块设置于所述反应分析腔内并连接所述控制模块，在所述控制模块的作用下调节所述反应分析腔内样品台的温度。
4.如权利要求1所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，所述气体传输管路包括前驱体传输管路以及惰性气体传输管路，所述前驱体传输管路用于向所述反应分析腔传输前驱体；所述惰性气体传输管路用于向所述反应分析腔传输惰性气体，以维持所述反应分析腔压力平稳以及对所述反应分析腔内进行吹扫。
5.如权利要求4所述的可进行原位谱学表征的原子层沉积系统，其特征在于，还包...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚忠苗，崔义，张莹莹，袁敏，张珽，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。