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二元化合物AlxGa1-xN作为直接带隙的宽能隙半导体,能带宽度随Al组分的不同(0≤x≤1)可在GaN的3.2 eV到AlN的6.2 eV之间连续可调,对应的光响应的变化范围为200至388nm,是制作包括日盲波段的紫外光探测器和高效深紫外光发射器的理想材料,在光电子领域有着重要的应用前景[1].由于AlxGa1-xN材料具有击穿场强高、电子饱和漂移速率大、热稳定性好等优点,其在高频、大功率电子器件方面也有很好的应用前景[2].金属有机物化学气相沉积、分子束外延和氢化物气相外延等都被应用于AlxGa1-xN薄膜材料的制备,但是这些方法的制备温度都比较高.我们尝试用电子回旋共振(ECR)等离子体辅助脉冲激光沉积法(ECR-PLD)在较低温度下制备AlxGa1-xN以及GaN[3]和AlN[4]薄膜.对于AlxGa1-xN薄膜来说,这是一种全新的制备方法,由等离子体形成的气相先驱物具有较高的能量和活性,到达衬底表面仍具有较高的迁移率,而低能等离子体束流对薄膜表面的轰击进一步促进成核和膜层生长,并且这一方法具有非平衡特征,从而使得AlxGa1-xN薄膜的常温制各成为可能.本文是在ECR氮等离子体环境中用两束激光分别烧蚀Al靶和GaAs靶,以低于80℃的衬底温度在Si衬底上沉积了AlxGa1-xN薄膜.基于这种技术,成功制备出AlxGa1-xN、GaN(x=0)、AlN0=1)二种薄膜,而且对薄膜进行了退火处理,考察了其退火行为.然后对膜层表面形貌、晶体结构和光发射特性进行了分析表征,SEM结果表明,AlxGa1-xN膜面光滑,膜层均匀致密,不过在退火处理后出现了裂纹；XRD、FTIR和Raman光谱测试结果表明,膜层均为具有c轴择优取向的六角纤锌矿纳晶结构,其中AlxGa1-xN退火后平均晶粒尺寸为44 nm,晶格常数α为0.3118 nm,介于AlN和GaN之间；AixGa1-xN的FTIR和Raman谱兼具GaN和AlN特征,其中AlN特征峰峰位与AlN薄膜无异,而GaN特征峰与GaN薄膜相比略有蓝移；在325 nm的激光激励下AlxGa1-xN薄膜发射很强的380 nm附近紫外近带边(NBE)辐射,表明成膜光发射特性良好；相比于窒温,低温下PL谱峰位蓝移、峰宽变窄、NBE发射增强；还观察了AlxGa1-xN薄膜的PL谱随温度的演化趋势,探讨了发光机制,低温下AlxGa1-xN的PL以束缚激子发光占主导,随着温度的上升,自由激子逐渐取代束缚激子而占发光的主导地位.