脈衝雷射蒸鍍法(pulsed-laser deposition, PLD)是使用高功率雷射脈衝，將雷 射光聚焦在靶材上，汽化靶材上的原子形成一團電漿，電漿團沿靶材面的法線方 向噴濺並沉積在對面的基板上，長成薄膜[19]。這種鍍膜方法的優點是：靶材不 需要太大的面積，薄膜沉積速率高，薄膜結晶品質易掌控，以及薄膜的組成成份 比例幾乎與靶材相同，原因在於雷射打在靶材上的瞬間溫度極高，使靶材上各種 成份能同時汽化。控制實驗中氣體的壓力、靶材與基板距離、雷射功率和鍍膜時
圖 2-3 脈衝雷射蒸鍍法其雷射光與靶材的交互作用過程 (a)雷射入射至靶材
(b)靶材吸收雷射能量後產生原子、雙原子、分子、離子 等形成的電漿團，時間約 0.1 微秒
(c)電漿團從靶材表面垂直噴出飛出，時間約 2 微秒 (d)噴出的電漿團沉積在基板上面，時間約 4 微秒[23]
間，可以準確控制薄膜厚度達數個原子層，其中雷射能量會影響到噴出電漿團粒 子數多寡和沉積速率，進而影響薄膜品質。然而此法沉積薄膜面積小，不適合工 業界量產的需求。[16]
當雷射打入靶材時，雷射與材料間的交互作用，區分為四個過程如圖 2-3，
實際上各個機制都會有所重疊，也就是說整個過程是連續且同時進行的。
2.2.2 鍍膜系統
我們實驗室的脈衝雷射鍍膜系統分為三個部分，脈衝雷射、高真空腔體與抽 氣設備。脈衝雷射使用的是 LOTIS TII 公司的 Nd：YAG 雷射來當作光源，用閃 光燈脈衝激發摻雜釹離子（Nd3+）的釔鋁石榴石(Y3Al5O12, Yttrium Aluminum Garnet, YAG）晶體，產生脈衝寬度約為 16-18ns，波長為 1064nm 的雷射光，並 使用四倍頻晶體將輸出的雷射光波長調整為 266nm 來進行鍍膜製備。
高真空腔體是委託國家實驗研究院儀器科學技術研究中心所製造，材質為不鏽鋼，
抽氣設備由機械與分子渦輪幫浦組成，先使用機械幫浦將腔體內壓力抽至 10-3mbar，再輔以分子渦輪幫浦將腔體內壓力抽到高真空 10-7mbar 等級(最低壓力 可達 1.7×10-7mbar)。
圖 2-4 為 PLD 系統示意圖，266nm 波長的紫外雷射光，經過衰減片(attenuator) 將能量調整至所需大小，再經反射鏡轉向後，由透鏡聚焦並穿過玻璃打在真空腔 內的靶材上形成電漿團。反射鏡由步階馬達控制傾斜角而改變光點打在靶材上的 位置，以增加薄膜的均勻性。入光口聚焦透鏡的焦距為 30cm，雷射入光口使用 高紫外光穿透率的石英玻璃，使得雷射從出口到達靶材本身，光學鏡組(衰減片、
反射鏡、聚焦透鏡、石英玻璃)的總穿透率為 69％。基板裝在套筒上，套筒套在 加熱棒上，可經由溫控程式設定加熱棒溫度(基板的薄膜沉積溫度)。流量控制器 控制氣體進入腔體流量，佐以抽氣系統來維持鍍膜時的腔體內壓力。[23]
圖 2-4 鍍膜系統簡圖
雷射經由衰減片、反射鏡、透鏡與石英玻璃，打在真空腔體內的靶材上形成電漿團。