反應磁控濺射沉積AlN薄膜取向結(jié)構與性能研究.pdf

1、擇優(yōu)取向AlN薄膜具有一系列獨特的優(yōu)良物理化學性質(zhì)，在電子學、光學、聲學和力學等方面有廣闊的應用前景。 本研究工作采用MIS800型多功能離子束磁控濺射復合鍍膜設備制備擇優(yōu)取向AlN薄膜。 首先，采用單靶反應磁控濺射沉積AlN薄膜，分析了濺射功率、靶基距等工藝參數(shù)對Fe襯底上AlN薄膜擇優(yōu)取向生長的影響，運用動力學理論解釋了工藝參數(shù)影響AlN薄膜擇優(yōu)取向生長的機理。結(jié)果表明，濺射功率、靶基距等工藝參數(shù)的變化引起沉積粒子的

2、能量與通量的改變，導致各晶面生長速率不同，最終，“適者生存”，一定沉積條件下具有最高生長速率的晶面在AlN薄膜中占有優(yōu)勢地位，AlN薄膜具有該晶面的擇優(yōu)取向。研究中還發(fā)現(xiàn)不同擇優(yōu)取向AlN薄膜表面形貌不同。 其次，采用能夠有效提高薄膜生長速率及均勻性的雙靶磁控濺射聚焦共沉積AlN薄膜，討論了Fe襯底在樣品臺上不同位置與薄膜擇優(yōu)取向的關系，研究了工作氣壓等工藝參數(shù)對AlN薄膜生長速率的影響。結(jié)果表明，雙靶產(chǎn)生的等離子體輝光對同一樣

3、品臺上不同位置的襯底輻照不同，導致各襯底表面溫度分布不均勻，相同工藝參數(shù)下具有不同的擇優(yōu)取向；永磁靶b輝光輻照的襯底表面溫度高于永磁靶a輝光輻照的襯底，且襯底表面溫度越高，越有利于（002）晶面擇優(yōu)取向生長；雙靶聚焦共沉積可以有效地提高AlN薄膜生長速率，工作氣壓或N2濃度的升高不同程度上引起了薄膜生長速率的減小，相對低的濺射沉積速率有利于（002）面擇優(yōu)取向生長。 最后，建立了表面驅(qū)動、界面驅(qū)動AlN薄膜擇優(yōu)取向生長模型，從熱