等離子體增強原子層沉積低溫生長InN薄膜.pdf

1、氮化銦（InN）是Ⅲ族氮化物半導體材料中重要的組成部分，它具有最小的電子有效質量、最高的載流子遷移率和飽和漂移速率等，這些優(yōu)異性使 InN廣泛應用于高效低成本太陽能電池，傳感器，太赫茲發(fā)射和探測器件等。并且它的禁帶寬度在0.7eV左右，這樣較窄的禁帶寬度使其與其它Ⅲ族氮化物形成合金，便能使發(fā)光波長從紅外到深紫外范圍變化。近幾年，對如何生長高質量的InN薄膜的研究越來越多。最主要的工作便在于生長 InN方法的研究和襯底材料的選擇。目前，最

2、常見的InN薄膜的制備方法有分子束外延法（MBE）、金屬有機物化學氣相沉積（MOCVD）、磁控濺射、原子層沉積（ALD）等。原子層沉積（ALD）是一種在襯底上交替引入前驅體，通過在表面交替的飽和反應進行的自限制生長薄膜的方法。該方法具有薄膜均勻性好，生長溫度低，薄膜厚度精確控制，臺階覆蓋好等優(yōu)點，而等離子體增強原子層沉積（PE-ALD）技術中等離子體的引入來提供生長所需的N源，進一步降低了InN薄膜生長過程的溫度。
　　本研究利用

3、PE-ALD設備，對ALD生長InN薄膜材料進行了探究，并著重探究了氧化鋅（ZnO）作為InN生長的襯底的可行性。首先通過幾組實驗，研究了 InN薄膜生長的幾個重要參數：In源（三甲基銦）的出源溫度、射頻等離子體功率的大小、以及襯底溫度，通過橢偏儀和XRD對樣品進行表征，我們得到了生長InN的優(yōu)化參數，并找到了ALD生長模式的溫度窗口。隨后，利用優(yōu)化后的參數，分別在Si、藍寶石、GaN以及ZnO上同時進行生長InN薄膜的實驗，以及之后在

4、不同的襯底溫度下，單獨在ZnO襯底上生長InN薄膜，研究在ZnO襯底上襯底溫度對InN薄膜質量的影響。通過XRD（GIXRD和高分辨XRD）的圖譜對比分析，我們發(fā)現四種襯底上都生長得到了 InN薄膜，但只有在 GaN和ZnO襯底上實現了<001>方向擇優(yōu)生長，且ZnO上的衍射峰強于GaN。通過SEM掃描圖譜我們發(fā)現在四種襯底上生長的均為多晶。根據 XRD結果，可知ZnO襯底上生長的擇優(yōu)取向強，為馬賽克結構的類單晶薄膜。通過AFM掃描圖譜