溅射功率对AlN薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了AlN薄膜,利用X线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN薄膜的结构及形貌进行了分析表征。结果表明:在一定范围内,随着溅射功率的增大,薄膜厚度增加,晶粒逐渐长大,表面粗糙度也随之增大;AlN(002)择优取向改善明显,120W时达到最佳。     

金刚石基底上制备(002)AlN薄膜的研究

首先采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在O2/H2/CH4混合气体气氛下利用大功率微波在(100)Si片上生长出了异质外延金刚石膜,X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜的表征分析结果表明,制备的金刚石膜具有很高的金刚石相纯度,且晶粒排列紧密;继而采用射频磁控反应溅射法,在抛光的金刚石基底上成功制备了高C轴择优取向的氮化铝(AlN)薄膜,研究了不同的溅射气压、靶基距对AlN薄膜制备的影响,XRD检测结果表明,溅射气压低,靶基距短,有利于AlN(002)面择优取向,相反则更有利于AlN薄膜的(103)面和(102)面择优取向;研究了AlN薄膜在以N终止的金刚石基底和纯净金刚石基底两种表面状态上的生长机制,结果发现,以N终止的金刚石基底非常有利于AlN(002)面择优取向生长;从Al-N化学键的形成以及溅射粒子平均自由程的角度,探讨了其对AlN薄膜择优取向的影响。     

氮氩体积流量比对AlN薄膜生长取向、晶体质量及沉积速率的影响及机理分析

采用反应磁控溅射法,在溅射气压、溅射功率和衬底温度恒定的条件下,通过调控氮氩体积流量比,在单晶Si衬底上制备AlN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究氮氩体积流量比对AlN薄膜的生长取向、晶体质量及沉积速率的影响规律并分析其机理。结果显示,提高氮氩体积流量比有利于AlN薄膜(002)择优取向的生长,但过高的氮氩体积流量比会降低薄膜的沉积速率。在溅射气压为5 mTorr(1 Torr=133.3 Pa)、溅射功率为500 W、衬底温度为200℃、氮氩体积流量(cm³/min)比为14∶6时,在单晶Si衬底上可以制备出质量较好的,具有良好(002)择优取向的AlN薄膜。研究结果可为反应磁控溅射制备高质量AlN薄膜提供工艺参数设置规律指导。     

声体波微波延迟线用AlN薄膜制备研究

采用中频磁控溅射法在z轴石英基片上制备了(002)择优取向的AlN薄膜。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了AlN薄膜的择优取向和表面形貌。结果表明,溅射功率、氮气流量、氩等离子清洗对AlN薄膜的择优取向有显著影响。将该方法制备的AlN薄膜应用于声体波微波延迟线,研制出频率为4.2~4.4GHz的声体波微波延迟线,其延迟时间为361ns,插入损耗为-57.3~-60.4dB,3次渡越抑制为28.6dB,直通信号抑制为52.7dB。     

不同择优取向的ZnO薄膜的制备

采用射频磁控溅射法在载玻片上制备了不同择优取向的ZnO薄膜。结果表明,溅射功率在100~380 W范围内制备的ZnO薄膜呈(101)择优取向性,当功率上升至550 W时,薄膜则为(100)取向;基片温度升高有利于(002)面的生长,当基片温度为250℃时,在溅射功率为200 W时即可制得(002)面择优取向的薄膜。热处理温度的提高有助于(100)和(101)面的择优取向,而对(002)面的取向不利。同时,该文对ZnO薄膜不同择优取向生长的机制进行了探讨。     

大面积均匀平坦纳米AlN薄膜的研制

采用射频磁控溅射法,通过优化沉积工艺,在n型 (100)Si片上制备出 (100)择优取向表面粗糙度均匀的氮化铝(AlN)薄膜。当溅射功率为 120W和N₂∶Ar＝12∶8时,制备的AlN薄膜的结晶性最好,101.6 mm AlN薄膜样 品的表面粗糙度为3.31~3.03nm,平均值为3.17nm。研究结果表明:射频磁控溅射能量 和N₂浓度是实现大面积、均匀平坦、纳米级AlN薄膜的重要制备工艺参数。     

溅射功率对AlN/ZnO薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法以ZnO为缓冲层在Si衬底上制备了AlN/ZnO薄膜。利用台阶仪、X线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN/ZnO薄膜的厚度、结构及表面形貌进行测试表征。结果表明,不同溅射功率下生长的AlN薄膜都沿(002)择优生长,且随着功率的增大,薄膜的沉积速率增加,晶粒长大,AlN薄膜的(002)取向性变好。同时还利用扫描电子显微镜(SEM)对在优化工艺下制得AlN/ZnO薄膜断面的形貌进行表征,结果显示AlN薄膜呈柱状生长。     

适用于FBAR的ZnO薄膜制备及压电特性分析

采用射频磁控溅射法在Al电极层上制备了适用于 薄膜体声波谐振器(FBAR)的ZnO薄膜, 研究了溅射功率对ZnO薄膜择优取向、压电响应和极化分布的影响。X射线衍射(XRD)测试结 果 表明,在一定范围内,随着溅射功率的增大,ZnO薄膜的择优取向和结晶质量得到提高;但 溅射功率过大,ZnO薄膜的择优取向变差。压电响应力显微镜(PFM)测量表明,溅射功率对薄 膜的压电性能和极化取向也有很大影响, 在所制备的薄膜中,多数晶粒的自发极化方向均垂直向上,表明所制备ZnO薄膜的表面主要 为O 截止;压电响应的振幅与薄膜的结晶质量和择优取向相关,在溅射功率为150W条件下制备的ZnO 在垂直于表面方向上表现出最大压电响应振幅,同时薄膜极化取向分布的一致性最好。     

溅射压强对钛镓共掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射工艺在玻璃衬底上制备出了透过率高、电阻率较低的钛镓共掺杂氧化锌透明导电薄膜(TGZO)。研究了溅射压强对TGZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响。研究结果表明,溅射压强对TGZO薄膜的结构和电阻率有重要影响。X射线衍射(XRD)表明,TGZO薄膜为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构多晶薄膜。薄膜的电阻率具有随着溅射压强的增大先减小,后增大的规律,在溅射压强为11Pa时,实验获得的TGZO薄膜晶格畸变最小,电阻率具有最小值1.48×10-4Ω.cm,透过率具有最大值94.3%。实验制备的TGZO薄膜附着性能良好,在400～760nm波长范围内的平均透过率都高于90%。     

RF磁控溅射制备AZO透明导电薄膜及其性能

室温下采用RF磁控溅射技术在石英衬底E制备了多晶ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,通过XRD,AFM,AES,Hall效应及透射光谱等测试研究了RF溅射功率、氩气压强对薄膜的结构、电学和光学性能的影响.分析表明:在最优条件下(溅射功率为250W,氩气压强为1.2Pa时),180nm AZO薄膜的电阻率为2.68×10-3 Ω·cm,可见光区平均透射率为90%,适合作为发光二极管和太阳能电池的透明电极.所制备的AZO薄膜具有c轴择优取向,晶粒问界中的O原子吸附是限制薄膜电学性能的主要因素.     

射频磁控溅射生长C轴择优取向AIN压电薄膜

采用射频磁控反应溅射工艺，在Si（400）衬底上制备了高c轴取向的AlN薄膜。用X射线衍射仪（XRD）分析了薄膜特征。研究了不同的Ar／N2比、衬底偏压、工作压强对AlN薄膜c轴择优取向的影响。研究了AlN薄膜在以氮终止的硅衬底和纯净硅衬底两种表面状态的生长机制，发现在以氮终止的硅衬底表面生长的AlN薄膜非常容易得到c轴择优取向的AlN薄膜。     

高声速（100）择优取向AIN薄膜的制备和性能研究

采用射频磁控溅射法,通过改变工艺参数在n型（100）Si片上制备了表面粗糙度小、以（100）面择优取向的AlN薄膜。研究了高温退火、N2结尾等工艺对AIN薄膜择优取向的影响。结果表明,增大工作气压有利于薄膜（100）面择优取向,但是随着工作气压升高薄膜沉积不均匀,通过退火可以减少这种缺陷;N2-Ar比低有利于（100）...     

How to reduce the Al-texture in AlN films during film preparation

The preparation of aluminum nitrogen(AlN) film without Al texture is of great significance for the manufacture of highperformance surface acoustic wave(SAW) device.We research the process factors which bring Al into AlN film due to radio frequency(RF) magnetron sputtering system,and discuss how the process parameters influence the AlN thin film containing Al.In the research,it is found that the high sputtering power,the low deposition pressures and low partial pressure of Ar can lead to growing Al-texture during AlN thin film preparation,and the experiment also shows that filling the chamber with nitrogen gas can recrystallize a small amount of Al composition into AlN film during the annealing process in the high temperature environment.     

磁控溅射硅基AlN薄膜的氮-氩气体流量比研究

反应磁控溅射制备AlN薄膜时,薄膜的质量与众多实验参数有关。靶基距、溅射功率、工作气体总压及N2气分压等实验参数影响薄膜质量的报道很多,因此,研究N2/Ar流量比对磁控溅射硅基AlN薄膜元素种类与含量的影响很有实用意义。实验表明,在其他参数一定的情况下,N2/Ar流量比对AlN薄膜元素种类与含量有很大影响。通过实验验证,选择N2/Ar流量比约为1.525可获得高质量的AlN薄膜(100取向)。     

Si(111)和Si(100)衬底上磁控反应溅射制备AlN薄膜

采用射频磁控反应溅射法在Si(111)和Si(100)两种衬底上制备了AlN薄膜,用X射线衍射(XRD)对AlN薄膜进行了表征,研究了衬底Si(111)、Si(100)取向以及N2百分比对AlN(002)薄膜c-轴择优取向的影响。实验结果表明,Si(100)较适合生长c-轴择优取向AlN薄膜,而且N2百分比为40%时,AlN薄膜的c-轴取向最好,具有尖锐的XRD峰,此时对应于AlN(002)晶向。计算了(002)取向AlN和两种Si衬底的失配度,Si(111)面与AlN(002)面可归结为正三角形晶系之间的匹配,失配度为23.5%;而Si(100)面与AlN(002)面可归结为正方形晶系与正三角形晶系之间的匹配,失配度为0.8%,可以认为完全共格。理论分析和实验结果相符。     

溅射AlN技术对GaN基LED性能的影响

研究了在图形蓝宝石衬底(PSS)上利用磁控溅射制备AlN薄膜的相关技术,随后通过采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在相关AlN薄膜上生了长GaN基LED.通过一系列对比实验,分析了AlN薄膜的制备条件对GaN外延层晶体质量的影响,研究了AlN薄膜溅射前N2预处理功率和溅射后热处理温度对GaN基LED性能的作用机制.实验结果表明:AlN薄膜厚度的增加,导致GaN缓冲层成核密度逐渐升高和GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;N2处理功率的提升会加剧衬底表面晶格损伤,在GaN外延膜引入更多的螺位错;AlN热处理温度的升高粗化了表面并提高了GaN成核密度,使得GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;而这些GaN外延膜位错密度的变化又进一步影响到LED的光电特性.     

六方氮化硼薄膜制备及其压电响应的研究

采用射频(RF)磁控溅射的方法,通过改变工艺参数在n型Si(100)片上制备六方氮化硼(h-BN)薄膜。通过傅立叶红外(FTIR)光谱仪,X射线衍射(XRD)仪进行结构表征,原子力显微镜(AFM)进行表面形貌和压电性能表征。测试结果表明,在射频功率为300 W、衬底温度为500℃、工作压强在0.8Pa、N2与Ar流量比为4∶20和衬底偏压在-200V时制备的六方BN薄膜具有高纯度、高c-轴择优取向,颗粒均匀致密,粗糙度为2.26nm,具有压电性并且压电响应均匀,符合高频声表面波器件基片高声速、优压电性要求。薄膜压电性测试研究表明,AFM的PFM测试方法适用于纳米结构半导体薄膜的压电性及其压电响应分布特性的表征。     

靶基距对反应溅射AlN薄膜微结构和性能的影响

采用射频(RF)磁控反应溅射法在Si基底上制备了氮化铝(AlN)薄膜,利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米力学测试系统研究靶基距对AlN薄膜取向性、微结构、形貌和力学性能的影响。结果表明,靶基距较大时,形成的AlN薄膜为非晶态,薄膜表面较疏松;随着靶基距的减少,AlN薄膜变为多晶态,且具有(100)择优取向;随着靶基距的进一步减少,薄膜结晶质量变好,晶粒变大,薄膜变得更致密,择优取向也由(100)逐渐向(002)转变;靶基距较小时,AlN压电薄膜与基底结合得更牢固,而压电薄膜与基底结合的紧密程度对多层膜声表面波(SAW)器件性能优劣的影响至关重要。     

用AlN薄膜提高NiCr电阻网络的可靠性

采用低温反应射频溅射法在微晶玻璃上沉积了一层具有择优取向的氮化铝薄膜，再在其上沉积８０Ｎｉ－２０Ｃｒ电阻网络。对电阻网络进行了功率老化、高温存贮、热冲击等可靠性试验，结果表明具有ＡｌＮ薄膜的电阻网络性能得到很大提高     

Deposition Characteristics of AlN Thin Film Prepared by the Dual Ion Beam Sputtering System

In this experiment, a radio frequency dual ion beam sputtering (DIBS) system was used to prepare aluminum nitride (AlN) films with a bottom Al electrode on a Si (100) substrate. After systematic testing of the processing variables, a high-quality film with preferred c-axis orientation was grown successfully on the Si (100) substrate with an Al target under 700 eV energy flux, N₂/(N₂ + Ar) ratio of 55%, and 4 × 10⁻⁴ torr in vacuum. The characteristics of the deposited AlN thin films were studied by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), secondary ion mass spectrometry (SIMS), and electronic spectroscopy for chemical analysis (ESCA). The surface roughness was also measured. It was found that AlN films prepared by DIBS at room temperature are better than those prepared at 300°C, and those prepared with an Al target are better than those prepared with an AlN target. The inferiority of AlN films prepared with AlN targets is due to the AlN bond being broken down by the ion beam source.