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喷界热分解法的基本特点

   金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)制备薄膜沉积温度较低,沉积速率高,制备的薄膜均匀,并能生长多元复合薄膜,与半导体工艺兼容,因此广泛地用于制备半导体、铁电、超导等薄膜材料。但由于MOCVD法所用的金属有机物源(MO源)为高蒸气压的液体或气体,制备和提纯困难;目前制备的种类有限,且易水解,使用和运输不便,在一定程度上限制了MOCVD的发展。为了克服MOCVD法的不足,人们发展出了一种新的化学制备薄膜的方法—喷雾热解(Spray Pyrolysis, SP)法。喷雾热解法在一定程度上结合了液相法和气相法制备薄膜技术的优点,显示较广泛的应用前景。
   喷雾热解法采用类似于金属有机物热解法(MOD)或溶胶一凝胶法(Sol-gel)中的有机溶液或水溶液为气体,将气体溶液雾化为液滴,用类似于CVD的方法将液滴用载气送入反应室,在加热墓片上反应沉积薄膜.根据雾化方式的不同,喷雾热解法制备薄膜技术可分为压力雾化沉积、超声雾化沉积和静电雾化沉积,虽然在雾化方式上有所不同,但各系统均包括液态气体的输运、气体的雾化、雾化液滴的输运、基片加热以及薄膜沉积等几部分。
   自从1966年Chamberlin和Skarman用SP法制得太阳能电池用US薄膜以来,SP法已广泛用于制备单氧化物、尖晶石型氧化物、钙钦矿型氧化物以及硫化物、硒化物等。SP法还用于制备多化学组分的陶瓷粉体。
   SP法制备薄膜技术主要有如下优点:
   (1)工艺设备简单,不需要高真空设备,在常压下即可进行;
   (2)能大面积沉积薄膜,并可在立体表面沉积.沉积速率高,易实现工业生产,
   (3)可选择的前驭物较多,容易控制薄膜的化学计量比;掺杂容易并可改变前驱物溶液中组分的浓度制备多层膜或组分梯度膜等。
   (4)通过调节雾化参数可控制薄膜的厚度,克服溶胶一凝胶法难于制备厚膜的不足;
   (5)沉积温度大多在600℃以下.相对较低。
   不过无论采用何种方式雾化,SP法制备薄膜均是由雾滴或细粉体颗粒沉积生长而成,所制备薄膜的表面不如MOCVD制备的薄膜光滑平整,薄膜中的气孔率也较高。而且,雾化液滴的大小及分布,溶液性质以及基片温度等工艺条件对SP法制备薄膜的表面形貌影响很大。因此喷雾热解法不容易制备光滑、致密的薄膜.在沉积过程中,薄膜中易带人外来杂质,而且主要限于制备氧化物、硫化物等材料。