A1N薄膜的氣相沉積及取向控制研究.pdf

1、由于AlN晶體的各向異性，因此一般相信(100)取向比(002)取向的AlN薄膜更有利于聲表面波傳播。然而，許多研究者認(rèn)為(100)取向的AlN薄膜較難得到。AlN薄膜的取向生長(zhǎng)機(jī)制也不太清楚。在制備AlN薄膜的基礎(chǔ)上，研究其形貌和光電性能對(duì)薄膜的應(yīng)用具有重要意義。在本文研究中，采用射頻磁控濺射的方法并通過(guò)工作氣壓、靶基距、濺射功率和襯底溫度的細(xì)致調(diào)整，制備出從(002)取向過(guò)渡到(100)取向的AlN薄膜。并用XRD、SEM、RBS、

2、AFM和紅外、紫外分光光度計(jì)等測(cè)試手段對(duì)沉積的薄膜進(jìn)行了表征。 本文通過(guò)對(duì)各沉積參數(shù)如工作氣壓、靶基距、濺射功率、襯底溫度和沉積時(shí)間的研究，得到AlN薄膜取向生長(zhǎng)的一般規(guī)律，即在工作氣壓較高、靶基距較長(zhǎng)、濺射功率較低、襯底溫度較低、沉積時(shí)間較短的條件下，有利于AlN薄膜沿(100)取向生長(zhǎng)；反之有利于AlN薄膜沿(002)取向生長(zhǎng)。 進(jìn)一步分析了沉積參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文初步提出了AlN薄膜的“倒S模型”取向生長(zhǎng)機(jī)制，即Al

3、原子的平均自由程與靶基距的比值較小時(shí)，有利于AlN薄膜沿(100)取向生長(zhǎng)；反之有利于AlN薄膜沿(002)取向生長(zhǎng)。 通過(guò)SEM和AFM觀察發(fā)現(xiàn)兩種取向的AlN薄膜表面形貌不同，(002)取向的AlN薄膜晶粒較大且均勻，而(100)取向的薄膜晶粒較細(xì)并由許多細(xì)小的晶粒組成一個(gè)大的晶粒團(tuán)；觀察AlN薄膜的SEM斷面形貌，發(fā)現(xiàn)AlN/Si界面之間有一非晶層；通過(guò)紫外分光光度計(jì)測(cè)試發(fā)現(xiàn)AlN薄膜的光學(xué)帶隙隨厚度的增大而減?。煌ㄟ^(guò)RB