鈮酸鋰薄膜的生長及其性能研究.pdf

1、本論文主要探索了利用離子束濺射法在Si(111)襯底上生長鈮酸鋰薄膜,并采用X射線衍射儀對薄膜的結(jié)晶性能進(jìn)行了分析,系統(tǒng)地研究了襯底溫度、退火溫度、束流大小以及靶材鋰含量等生長工藝參數(shù)對鈮酸鋰薄膜生長質(zhì)量的影響,同時也對在其它襯底上生長鈮酸鋰薄膜做了簡單研究。通過多次實驗,得出了以下結(jié)論:
　　 一、襯底溫度對鈮酸鋰薄膜質(zhì)量的影響
　　 我們研究了不同襯底溫度下生長的鈮酸鋰薄膜樣品,發(fā)現(xiàn)襯底溫度較低時,鈮酸鋰薄膜的結(jié)晶度

2、不高,并伴隨有其它雜相,而襯底溫度過高時,薄膜又會出現(xiàn)嚴(yán)重的缺鋰相。當(dāng)襯底溫度為600℃時,雖然沒有明顯的c軸擇優(yōu)取向,但是LiNbO3(006)峰顯著增強(qiáng)。因此,我們認(rèn)為600℃是薄膜生長的最佳襯底溫度。
　　 二、退火溫度對薄膜質(zhì)量的影響
　　 通氧退火可以改善薄膜的結(jié)晶質(zhì)量,我們發(fā)現(xiàn)在較低的退火溫度下薄膜存在較強(qiáng)的背景峰。隨著退火溫度的升高,薄膜的結(jié)晶度明顯提高,但是過高的退火溫度會導(dǎo)致薄膜缺鋰相的產(chǎn)生。對不同退火

3、溫度的樣品進(jìn)行X射線衍射分析,結(jié)果表明700℃為最佳的退火溫度,此時,LiANbO3(006)峰強(qiáng)而且銳利。
　　 三、束流大小對薄膜質(zhì)量的影響
　　 隨著束流的增大,薄膜越來越厚。但是,束流過小或過大都會造成缺鋰相,實驗表明15mA為合適的束流大小。
　　 四、靶材鋰鈮比對薄膜質(zhì)量的影響
　　 對比由不同鋰鈮比靶材濺射得到的樣品的X射線衍射結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在利用離子束濺射法生長鈮酸鋰薄膜時,富鋰相靶材可以在一

4、定程度上彌補(bǔ)薄膜中鋰的缺失,抑制缺鋰相,提高薄膜的質(zhì)量,我們認(rèn)為當(dāng)靶材中Li:Nb(摩爾比)=2.8時,是較為合適的。
　　 五、其它襯底上生長鈮酸鋰薄膜
　　 我們還在其它襯底上生長了鈮酸鋰薄膜(藍(lán)寶石、SiO2、Si(100)),發(fā)現(xiàn)在藍(lán)寶石上生長的薄膜質(zhì)量較好,具有高c軸取向和4.81nm的表面起伏度。而在Si(100)和SiO2上生長的薄膜存在嚴(yán)重的缺鋰相,質(zhì)量較差。
　　 通過對LiNbO3薄膜生長條件