立方AlN薄膜的激光分子束外延法制備及性能研究.pdf

1、本文采用激光分子束外延法在Si(100)襯底上制備立方AlN薄膜，系統(tǒng)研究了沉積工藝(主要是襯底溫度、激光脈沖能量、N2分壓)和TiN緩沖層對(duì)薄膜生長(zhǎng)和質(zhì)量的影響。借助X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、UV-VIS分光光度計(jì)，橢圓偏振儀，傅里葉變換紅外光譜儀、半導(dǎo)體參數(shù)分析儀等對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌、成分和光電性能進(jìn)行了分析，主要結(jié)果如下：
　　 1.在Si(100)襯底上直接激光分子束外延AlN薄膜時(shí)，薄膜均表現(xiàn)為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。

2、薄膜的結(jié)晶質(zhì)量和表面形貌隨著襯底溫度的提高而改善，且AlN薄膜由(100)轉(zhuǎn)為(002)晶面擇優(yōu)取向。激光能量的提高也可以提高薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，但使其表面形貌變差。
　　 2.在Si(100)襯底上制備TiN緩沖層時(shí)，TiN薄膜中的N含量隨著N2分壓的提高而增大，在Ti：N比為1:1時(shí)薄膜的結(jié)晶質(zhì)量最好。激光能量對(duì)TiN薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響不明顯，但激光能量較低時(shí)有助于改善薄膜的表面形貌。TiN薄膜對(duì)紅外光具有很高的反射率，反射極小

3、值與N、Ti的化學(xué)計(jì)量比和結(jié)晶質(zhì)量相關(guān)。
　　 3.以TiN為緩沖層，在Si(100)襯底上成功制備了結(jié)晶質(zhì)量?jī)?yōu)異的立方AlN薄膜。在合適的激光脈沖能量下，AlN和TiN薄膜均呈二維層狀模式生長(zhǎng)，且皆為具有(200)擇優(yōu)取向的立方氯化鈉結(jié)構(gòu)，二者形成良好的外延關(guān)系。AlN薄膜在可見(jiàn)光及近紅外區(qū)域具有較高的反射率，在近紫外區(qū)域波長(zhǎng)為246nm處發(fā)生強(qiáng)烈吸收，得到立方AlN薄膜的禁帶寬度為5.04eV；在250-1700nm波長(zhǎng)范圍