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，許多研究者認為(100)取向的AlN薄膜較難得到。AlN薄膜的取向生長機制也不太清楚。在制備AlN薄膜的基礎上，研究其形貌和光電性能對薄膜的應用具有重要意義。在本文研究中，采用射頻磁控濺射的方法并通過工作氣壓、靶基距、濺射功率和襯底溫度的細致調整，制備出從(002)取向過渡到(100)取向的AlN薄膜。并用XRD、SEM、RBS、

2、AFM和紅外、紫外分光光度計等測試手段對沉積的薄膜進行了表征。 本文通過對各沉積參數如工作氣壓、靶基距、濺射功率、襯底溫度和沉積時間的研究，得到AlN薄膜取向生長的一般規(guī)律，即在工作氣壓較高、靶基距較長、濺射功率較低、襯底溫度較低、沉積時間較短的條件下，有利于AlN薄膜沿(100)取向生長；反之有利于AlN薄膜沿(002)取向生長。 進一步分析了沉積參數實驗結果，本文初步提出了AlN薄膜的“倒S模型”取向生長機制，即Al

3、原子的平均自由程與靶基距的比值較小時，有利于AlN薄膜沿(100)取向生長；反之有利于AlN薄膜沿(002)取向生長。 通過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并由許多細小的晶粒組成一個大的晶粒團；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；通過紫外分光光度計測試發(fā)現(xiàn)AlN薄膜的光學帶隙隨厚度的增大而減??；通過RB