脈衝雷射濺鍍(Pulsed Laser Deposition，PLD)又稱雷射剝離沉積 (laser ablation)屬於物理氣相沉積的一種。PLD 是利用位於真空腔體外 高能量密度的脈衝雷射光照射在欲鍍材料的靶材表面上，使靶材的物 質瞬間蒸發而沉積在基板上。圖2-7 為一般 PLD 系統腔體之結構圖。
使用PLD 法可以成長眾多種類的材料，例如：金屬氧化物、金屬氮 化物、碳化物與單純的元素薄膜。由於PLD 具有維持沉積的薄膜與 靶材有著接近的成分組成比例的優點，因此PLD 法很適合製作三元 甚至是四元的化合物。脈衝雷射鍍膜製程中有幾個重要的實驗參數影 響到沉積出來的薄膜品質，重要參數為：基板溫度(Ts)、脈衝雷射之 能量密度(excimer laser energy density)、蒸鍍時氧氣分壓(PO2)、蒸鍍 雷射的重複率(repetition rate)、以及基板品質與種類。
(1) 基 板 溫 度 (Ts) ： 基 板 的 溫 度 決 定 了 蒸 鍍 其 上 粒 子 的 移 動 率 (mobility)，此影響了蒸鍍到基板上的粒子能否從基板上獲得足夠的能 量以致在基板表面重新排列到適當位置而獲得最佳的晶體結構。
(2) 脈衝雷射之能量密度(excimer laser energy density)：雷射之能量密 度則決定了從靶材濺鍍出粒子的成分與組成比例，以一般沉積氧化物 來說，許多研究指出最佳的能量密度範圍大略在1 J / cm2至5 J / cm2 之間。
(3) 蒸鍍時氧氣分壓(PO2)：因為在濺鍍的過程中，因鍍膜環境高溫的 緣故，導致濺鍍出來之粒子的氧氣容易散失掉，而導致沉積的氧化物 薄膜中氧的比例不足，因此適當的氧氣補充在沉積氧化物薄膜上是必 須的。
(4) 雷射的重複率(repetition rate)：蒸鍍時脈衝雷射的重複率則與薄膜 的結晶速率有關，通常來說蒸鍍速率以每秒數個埃為佳。較高的重複 率濺鍍出來的粒子團較大，而較低的重複率濺鍍出來的粒子團較小，
因此使用較合適的重複率來沉積薄膜，會得到較為適當的沉積速率，
進而獲得較好的薄膜品質。
(5) 基板品質與種類：基板品質的選用與表面的清潔度也重要，基板 表面的清潔與平整對於成長磊晶薄膜是很重要的。至於基板種類的選 擇，則是選擇晶格常數、晶體結構、熱膨脹係數與欲鍍薄膜相近的基 板，這樣會使鍍膜實驗的變因更加簡化。
在 PLD 的機制中，由於雷射光在靶材上的撞擊，造成一系列的 反應過程，包括材料熔損(ablation)、熔化(melting)、汽化(evaporation)、
與激發(excitation)、離子化(ionization)產生電漿(plasma)，最後物質到 基板上形成薄膜。PLD 機制主要可分為下列幾個階段：
(1) 靶材表面之吸收、熔化與汽化：當雷射功率密度的雷射光大於靶 材的光破壞閥值(damage threshold)，靶材表面因吸收光子而產生熔
化、汽化。
(2) 電漿產生：汽化的物質繼續與雷射光作用產生游離的離子與電 子，並且產生電漿(plasma)。
(3) 電漿射出：產生的電漿以靶材的平面法向量方向噴出，形成火光 (plume)。
(4) 電漿沉積：飛行一段距離的電漿開始附著在基板表面上。
(5) 薄膜形成：粒子最後撞擊基板表面，失去動能而吸附在基板表面，
重新堆疊鍵結成薄膜。
PLD 在 1980 年代開始被大量使用於沉積高溫超導薄膜，由於使 用 PLD 法成長的薄膜品質佳而且化學計量比準確，因此也開始應用 於沉積其他氧化物、氮化物薄膜。到目前為止，已有許多的研究團隊 使用 PLD 法成長出高品質的氧化鋅薄膜。在使用 sapphire 單晶基板 方面，Kaidashev [22]等人在(0001)sapphire 單晶基板上使用 PLD 得到 最好的(0002)氧化鋅 rocking curve FWHM 為 256 arcsec；而 Ohkubo [23]
等人在(0001)sapphire 單晶基板上使用 laser MBE 得到(0002)氧化鋅 rocking curve FWHM 為 14 arcsec。在 LiGaO2單晶基板方面，Liu [24]
等人在 LiGaO2單晶基板上使用 PLD 得到(0002)氧化鋅 rocking curve FWHM 為 768.8 arcsec。在 ScAlMgO4基板方面，Tamura
[25]等人可
以得到氧化鋅rocking curve FWHM 為 39 arcsec。在 GaN 基板方面，Vispute [26]等人可以得到氧化鋅 rocking curve FWHM 為 180 arcsec。
可見使用 PLD 大多還是在 c 面的 sapphire 上才能成長高品質的氧化 鋅磊晶薄膜，不過日本 Kawasaki 教授研究團隊可以在低晶格差異的 ScAlMgO4基板上成長高品質的氧化鋅薄膜，為選擇成長基板提供另 一個很好的選擇。
圖2-7 一般 PLD 系統之腔體結構圖[9]