【摘 要】
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锰基薄膜材料因其具备稳定性、巨磁性、电容可逆性等,而被广泛应用于锂离子电池、超级电容器、磁阻器、微电子等领域。随着科技不断的发展,人们对薄膜材料提出了更加苛刻的要求。在目前报道的薄膜沉积方式中,以化学气相沉积技术(CVD)和原子层沉积(ALD)技术得到的薄膜性能最佳。由ALD/CVD技术原理可知,化学前驱体是CVD、ALD技术的基础。前驱体结构不同,其化学反应活性及热性能就会不同,这样会导致成膜工
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锰基薄膜材料因其具备稳定性、巨磁性、电容可逆性等,而被广泛应用于锂离子电池、超级电容器、磁阻器、微电子等领域。随着科技不断的发展,人们对薄膜材料提出了更加苛刻的要求。在目前报道的薄膜沉积方式中,以化学气相沉积技术(CVD)和原子层沉积(ALD)技术得到的薄膜性能最佳。由ALD/CVD技术原理可知,化学前驱体是CVD、ALD技术的基础。前驱体结构不同,其化学反应活性及热性能就会不同,这样会导致成膜工艺出现很大差异,影响沉积速率,最终也会影响薄膜的性能。此外目前ALD/CVD锰前驱体还存在一些不足,包括数量稀少、结构单一、相应ALD过程沉积速率较低等。针对以上问题,本文从化学工作者角度出发,设计合成出多种新型的Mn(Ⅱ)配合物,并通过沉积实验评价了所合成出的Mn(Ⅱ)配合物作为ALD/CVD前驱体的可行性。相应研究结果为人们针对锰前驱体提供了更多的选择,而且解决了目前报道的ALD工艺沉积速率较低的问题。具体研究内容如下:(1)设计合成了高反应活性的六种含氮乙基脒基Mn(Ⅱ)配合物,并对其进行了热化学性质的研究。由于引入官能团的不同,使得Mn(Ⅱ)配合物的热化学性质存在差异,表现出“构效”效应。这六种含氮乙基脒基Mn(Ⅱ)配合物均可满足ALD/CVD工艺对前驱体的要求。(2)在上面研究基础上,本文以二(N,N’-二叔丁基乙基脒)Mn(Ⅱ)配合物为锰前驱体,以O3和H2O为共反应剂利用ALD技术进行了MnOx薄膜沉积。通过对沉积工艺参数的改变,研究其对薄膜性能的影响。结果表明:乙基脒基Mn(Ⅱ)配合物完全可以用作ALD的前驱体,且因其具备高反应活性,也大大提高了ALD沉积速率(分别是4.7?/cycle与2.1?/cycle)。(3)由于乙基脒基Mn(Ⅱ)配合物对水氧具有较高的不稳定性,为了改善这个缺陷,本文设计合成了三种含氮类脒基结构的Mn(Ⅱ)配合物,对其热化学性质以及作为CVD前驱体的可行性进行了研究。研究结果表明所合成的配合物具有优异的挥发性和良好的热稳定性,满足CVD过程的要求。此外,以二(2-三甲基硅氨基吡啶)Mn(Ⅱ)配合物为前驱体,以O2为共反应剂,利用CVD技术成功的进行了MnSixOy薄膜沉积且沉积薄膜具有很高的质量。
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