磁控濺射制備AIInN及其性質(zhì)研究.pdf

1、Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度，更高的發(fā)光效率、量子效率、抗輻射能力等優(yōu)越性質(zhì)，同時(shí)，它們還具有耐高溫，耐酸堿的特性，被廣泛的應(yīng)用在高效紫外激光器(LD)、發(fā)光二極管(LED)、高電子遷移率晶體管(HEMT)中。因此，有關(guān)Ⅲ-Ⅴ半導(dǎo)體材料的研究逐漸進(jìn)入了人們的視野。在眾多Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料中，Al1-xInxN材料作為一種新型的三元合金化合物，更是成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　Al1-xInxN晶格結(jié)構(gòu)與其他Ⅴ/Ⅲ族氮化物相

2、同，是六方相纖鋅礦結(jié)構(gòu)。隨著薄膜中Al組分的不同，禁帶寬度也會(huì)隨著變化，它的發(fā)光波長范圍很寬，能一直從紫外到紅外。但在實(shí)際的制備過程中，AlN的生長需要高溫和低的Ⅴ-Ⅲ族流量比，而InN則需要低溫和高的Ⅴ-Ⅲ族流量比，且它在高溫下會(huì)發(fā)生分解，此外，它們?cè)诰Ц癯?shù)和熱穩(wěn)定性方面也有很大差異，這使得很難生長出高結(jié)晶質(zhì)量的Al1-xInxN薄膜。在本實(shí)驗(yàn)中，我們使用PEMOCVD生長AlN薄膜，使用磁控濺射生長Al1-xInxN薄膜，并探究了

3、不同制備條件對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、薄膜成分、表面形貌和光學(xué)等性質(zhì)的影響。
　　本論文的研究工作及研究結(jié)果如下:
　　1.使用PEMOCVD方法，用高純?nèi)谆X[Al(CH3)3](純度為99.9999％)為鋁源，高純NH3（純度為99.9999％）為氮源，高純N2(純度為99.9999％)為載氣，使用藍(lán)寶石(0001)作為襯底，生長溫度為700℃～900℃，反應(yīng)室壓強(qiáng)為2.5Torr，氨氣與鋁源的流量比為200/1～1000/1，制備

4、了一系列AlN薄膜。通過XRD、SEM、AFM和透射譜探討薄膜的性質(zhì)，得出使用PEMOCVD制備AlN的最優(yōu)生長條件是:生長溫度為800℃、Ⅴ/Ⅲ族流量比為1000/1。同MOCVD系統(tǒng)中制備的AlN薄膜相比，使用PEMOCVD可以有效的降低薄膜的生長溫度，并能抑制寄生反應(yīng)。
　　2.采用磁控濺射方法，以Al、In原子比分別為8∶2和2∶8的靶材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用石英作為襯底，工作氣體是高純氬氣(純度為99.9999％)和高純氮?dú)?純