磁過濾電弧離子鍍制備氮化鋁薄膜的研究.pdf

1、氮化鋁(AIN)由于具有電阻率高(10<'12>Ω·cm)、硬度高、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，近年來引起國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。同時，氮化鋁(AIN)還具有較好的紅外增透特性、熱穩(wěn)定性等，是較理想的紅外光學(xué)材料。 制備AlN薄膜的方法很多，主要有激光化學(xué)氣相沉積法(LCVD)、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)、分子束外延法(MBE)、反應(yīng)蒸發(fā)法和反應(yīng)磁控濺射法等。本文使用真空磁過濾電弧離子鍍的方法，在硅基底上沉積氮化鋁薄

2、膜。 使用橢偏儀和傅立葉變換光譜儀(FTIR)，研究分析了薄膜的光學(xué)性能。在本試驗(yàn)條件及工藝參數(shù)下，AlN薄膜的折射率在1.8～2.3之間變化，沉積速率在0.6136nm/s至1.4944nm/s之間變化；選擇合適的工藝參數(shù)，可以保證在很寬的波長范圍內(nèi)，薄膜的消光系數(shù)為零，硅基底上的AlN薄膜峰值透射比接近69％。使用掃描電鏡觀察薄膜表面形貌，發(fā)現(xiàn)薄膜表面較均勻、無金屬顆粒。使用XRD分析薄膜結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)本試驗(yàn)方法所沉積的A.N薄

3、膜主要表現(xiàn)在(002)和(100)面的擇優(yōu)取向，并且得到不同工藝參數(shù)對薄膜結(jié)構(gòu)的影響。使用XPS對A.N薄膜進(jìn)行成分分析，得到了較純的A.N薄膜，其中AI-N鍵占90％以上。采用402MVD<'TV>數(shù)顯顯微維氏硬度計(jì)測試薄膜硬度，得到薄膜本征硬度均大于3000HV，具有較高的硬度，并分析了薄膜硬度隨工藝參數(shù)的變化情況。采用輪廓儀測量AIN薄膜的粗糙度，其值在9nm~13nm之間，表面比較光滑。此外，AlN薄膜對于強(qiáng)酸和鹽具有較強(qiáng)的抗腐