用反應濺射法制備AlN薄膜及其特性表征.pdf

1、A1N優(yōu)異的物理化學性能使得A1N薄膜在壓電、光電子及聲表面波等領域有著廣闊的應用前景，因而受到人們廣泛的關注和研究。本文使用超高真空磁控濺射設備，應用反應磁控濺射法在Si(100)、Si(111)和石英襯底上淀積A1N薄膜。采用XRD、SEM及AFM等現(xiàn)代分析測試技術對不同工藝條件制備的AIN薄膜進行結(jié)構和表面形貌的特性表征；采用橢圓偏振儀測試了A1N薄膜的折射率和厚度，由此掌握了不同工藝條件下磁控濺射A1N薄膜的淀積速率；結(jié)合石英襯

2、底上A1N薄膜的紫外-可見-近紅外透射譜的測試，得到了A1N薄膜光學帶隙隨工藝條件變化的規(guī)律。主要工作內(nèi)容及其結(jié)論如下：
　　 1.用反應濺射法在Si襯底和石英玻璃襯底上淀積的A1N薄膜，在100℃-400℃的溫度范圍為[002]方向擇優(yōu)生長的多晶；
　　 2.在JGP280型超高真空直流磁控濺射設備上，用直徑為60mm的高純Al靶材制備A1N薄膜的優(yōu)化工藝條件主要有：濺射時的工作氣壓為0.4Pa，靶間距為5cm，氮氣氬

3、氣流量比為1:3，基片溫度為400℃，濺射功率為60W；
　　 3.對比Si(100)和Si(111)襯底，以及石英玻璃上淀積的A1N薄膜的XRD和SEM測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)淀積薄膜中的晶粒取向和結(jié)構與襯底關系不大；
　　 4.用原子力顯微鏡(AFM)對A1N薄膜的粗糙度進行的研究表明：在拋光的Si基片上制備的A1N薄膜的最小粗糙度為1.86nm，滿足作為緩沖層的要求；
　　 5.利用橢圓偏振法測試了A1N薄膜的折射率

4、，在優(yōu)化的工藝條件下，薄膜在632.8nm波長處的折射率可以達到2.054，僅比A1N晶體的2.15低不到0.1，說明A1N薄膜的致密性較好；根據(jù)同時獲得的厚度數(shù)據(jù)，算出薄膜的生長速率在優(yōu)化的工藝條件下為11.48nm/min；
　　 6.透過率測試表明，厚度為550nm的磁控濺射A1N薄膜在可見和近紅外波段的透過率接近90％，吸收限在210nm附近。利用透過率數(shù)據(jù)和橢偏儀測試數(shù)據(jù)，用Tauc公式算得磁控濺射A1N薄膜的光學帶隙