原子层沉积技术(ALD)是一种基于自限制性反应机理的化学气相沉积薄膜材料的方法。它具有沉积的薄膜表面均匀性好、厚度可精确控制、保形性优等特点。目前越来越多的应用于半导体元器件的制造、高阻隔阻挡层、催化剂等领域。与热原子层沉积(T-ALD)相比,采用等离子体辅助原子层沉积技术(PA-ALD)可以在较低的温度下实现原子层沉积有机、无机或者金属薄膜,且可获得较高的薄膜沉积速率和较短的冲洗时间。尽管等离子体辅助原子层沉积的研究已经较为广泛,但是关于PA-ALD沉积薄膜的生长机理研究却很有限。本文主要研究PA-ALD中等离子体对沉积薄膜影响的内在机制。通过与反应腔体相连的四极杆质谱仪(QMS)、椭圆偏振仪(SE)、发射光谱仪(OES)对薄膜沉积过程中气相的反应活性基团、前躯体以及界面薄膜状态等进行在线诊断;采用朗缪尔探针测量等离子体参数的影响;通过石英晶体微天平研究薄膜成核和生长。我们对在等离子体辅助条件下外加磁场和电场的影响也进行较为深入的研究,探索磁场和电场对等离子体辅助原子层沉积氧化铝薄膜特性及生长机理。对PA-ALD沉积氧化铝薄膜,利用原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电学性能测试仪(LCR)分析薄膜成核过程、表面形貌、薄膜完整性、成分和结构及电学性能、阻隔性能等。作为PA-ALD应用,我们进行氧化铝,氧化锆,氧化镍等氧化物,和铜、镍、锰等金属在互联线、催化剂、阻隔层、有机电池等方面的工作。