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氧化镁(MgO)薄膜具有很多优良的物理化学性质,是一种非常好的缓冲层和介电保护层,在微电子器件领域存在巨大的应用潜力,因此受到众多研究者的关注。本文在Si衬底上采用PLD法在各种生长参数下生长了MgO薄膜,旨在优化薄膜的生长条件,获得高质量的MgO薄膜。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)、原子力显微术(AFM)、反射式高能电子衍射(RHEED)等手段测试,对样品结构和表面形貌进行表征。实验发现在Si(111)衬底上很难得到理想质量的MgO薄膜,这可能是由于(111)取向的Si衬底与立方结构的MgO材料具有较大的晶格失配的原因。改用(100)取向的Si衬底,获得了很好的效果。XRD测试表明,衬底温度为400℃,氧压在10-2pa以上时,沉积的MgO薄膜完全为(110)取向,并且薄膜的结晶质量随着氧压的增大而提高。氧压在10Pa时,衍射峰的半高宽约为0.0981°,薄膜的结晶质量最好,作者用羽辉等离子体内物质的相互作用对这一现象进行了解释。在没有氧压的时候,MgO薄膜主要是(100)取向。从SEM照片上可以看出在薄膜的表面有很多微粒存在,从AFM图片上看到晶粒为柱状结构,这可能是由于激光烧蚀出的原子到达衬底表面后迁移率较低的缘故,薄膜表面均方根粗糙度约为2.231nm。在长有MgO缓冲层的衬底上,氧压为10Pa,衬底温度为600℃时薄膜结晶质量最好,半高宽比没有缓冲层时减少0.0112°。从SEM和AFM照片看,在缓冲层上生长的MgO薄膜比没有缓冲层的MgO薄膜的表面更加光滑平整,均方根粗糙度减小1.532nm。AFM图片显示晶粒为粒状结构,可见,到达衬底表面的原子迁移率显著提高。