Le principe de base du système de préparation par épitaxie laser pulsée repose sur l'interaction du laser avec la matière et le dépôt ordonné du film mince. Le système est principalement constitué d'un laser pulsé, d'une cavité à vide, d'une cible, d'un réchauffeur de substrat et d'un module de surveillance. En travaillant, un laser pulsé à haute densité d'énergie (généralement un laser ultraviolet ou ultraviolet profond) se concentre sur la surface de la cible, la chauffant instantanément localement à des milliers de degrés Celsius ou même plus, permettant aux atomes, ions ou molécules de la cible d'être excités et de sortir de la surface pour former un plasma "panache" contenant de nombreuses particules. Dans un environnement sous vide ou dans une atmosphère gazeuse particulière, ces particules énergétiques se déplacent en ligne droite vers un substrat monocristallin chauffé, organisé selon la structure cristalline du substrat grâce au gabarit de maille et aux conditions d'énergie fournies par le substrat, le dépôt final formant un film mince monocristallin adapté à la maille cristalline du substrat. Tout au long du processus, la largeur d'impulsion du laser, la densité d'énergie, la fréquence de répétition, ainsi que la température du substrat, la pression atmosphérique de la cavité et d'autres paramètres peuvent être réglés avec précision, offrant un espace flexible pour la structure et l'optimisation des performances du film mince.

Dans la croissance de film monocristallin, le système de préparation par épitaxie laser pulsée présente des avantages significatifs. Premièrement, la précision du contrôle des ingrédients. Les propriétés énergétiques élevées du laser permettent l'évaporation de presque tous les matériaux solides et le transfert complet des composants de la cible dans le film mince, évitant efficacement les problèmes de déviation de composition susceptibles d'apparaître dans les techniques traditionnelles telles que la pulvérisation cathodique, en particulier pour la préparation de films minces monocristallins de composés polymériques tels que Les oxydes, les nitrures, etc., garantissant la précision stoechiométrique du film mince.

Deuxièmement, excellente qualité de cristallisation. Les particules dans le panache de plasma ont une énergie cinétique élevée, une énergie de diffusion suffisante peut être obtenue lorsqu'elles sont déposées à la surface du substrat, favorisant l'arrangement ordonné des atomes et réduisant les défauts du réseau cristallin. Dans le même temps, le contrôle précis de la température du substrat et la conception adaptée au réseau cristallin, de sorte que le film mince forme une bonne relation épitaxiale avec le substrat, améliorant considérablement l'intégrité cristalline et les propriétés électriques et optiques du film mince monocristallin.

Troisièmement, le processus de croissance est contrôlable. En ajustant les paramètres laser, la température du substrat et l'environnement de la cavité, il est possible d'obtenir un contrôle précis de la vitesse de croissance du film, de son épaisseur et même de préparer des films ultra - minces plats au niveau atomique. En outre, la technologie soutient également la croissance épitaxiale des hétérostructures, offrant la possibilité de préparer de nouveaux dispositifs tels que les dispositifs supraconducteurs à haute température, les dispositifs quantiques.

Quatrièmement, la compatibilité est large. L'épitaxie au laser pulsé peut être adaptée à de nombreux matériaux de cibles et de substrats, qu'il s'agisse de métaux, de semi - conducteurs ou d'isolants, et les films monocristallins correspondants peuvent être préparés par cette technologie, avec moins de dommages au substrat lors de la croissance, élargissant encore son scénario d'application.