【摘 要】
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本文采用射频反应磁控溅射技术,利用高纯A1靶(99.99%)作为溅射靶材,以高纯Ar、N。分别作为溅射气体和反应气体,在Si(111)基片上制备了不同晶面择优取向的A1N多晶薄膜材料。利
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本文采用射频反应磁控溅射技术,利用高纯A1靶(99.99%)作为溅射靶材,以高纯Ar、N。分别作为溅射气体和反应气体,在Si(111)基片上制备了不同晶面择优取向的A1N多晶薄膜材料。利用傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)、台阶仪以及X射线衍射光谱(XRD)对A1N薄膜进行了表征。根据实验结果,对实验参数进行了优化,利用单一变量法研究了工作气压、基底温度、N。流量所占百分比以及靶基距对AlN薄膜的化学结构与成分、沉积速率以及晶体结构的影响。此外利用FT-IR吸收光谱技术对AlN薄膜的晶面择优取向进行了定量表征。实验结果表明:工作气压、基底温度、N。流量所占百分比及靶基距对AlN薄膜的化学结构与成分、沉积速率以及晶体结构具有显著的影响。降低工作气压使得到达基片表面粒子携带的能量增加;减少靶基距导致高能粒子对基片表面的轰击增强,高能粒子的轰击导致高的成核密度;升高基片温度增强了基片表面吸附原子的扩散、迁移能力,提高了薄膜的结晶质量;增加N。百分比降低了AlN薄膜的沉积速率,使得到达基片表面的吸附原子在下一层原子到来之前有充分的时间进行表面扩散。降低气压、靶基距,升高基片温度、N。流量百分比,有利于AlN薄膜呈现(002)晶面择优取向。相反,升高工作气压、靶基距,降低衬底温度、N。流量所占百分比有利于AlN呈现(100)晶面择优取向。根据分析结果,讨论了实验参数对A1N薄膜晶面择优取向的影响。在AlN薄膜的红外光谱中,由于红外光与AlN光学横模的耦合使得红外光被吸收,不能透过AlN薄膜,在678cm-’波数附近处出现了强烈的红外吸收峰,该吸收峰对应Al-N键的振动吸收峰,其包含两种振动模式:Al(T0)模式以及El(TO)模式,分别位于612cm-1、672 cm-1附近左右,利用洛伦兹函数对光谱进行拟合发现:Al(TO)模式与E1(TO)模式的积分面积之比与AlN薄膜的晶面择优取向有关。结果显示利用FT-IR吸收光谱技术作为XRD的补充手段,能够快速地表征AlN薄膜的晶面择优取向。
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