射频磁控溅射生长AlN:Er薄膜及其光致发光

采用射频磁控溅射的方法在Si(100)衬底上生长了AlN:Er薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对薄膜晶体取向和表面形貌进行了表征,并测量了薄膜的光致发光(PL)光谱。结果表明:不同条件下的AlN:Er薄膜均以(002)晶面取向择优生长,在靶基距5 cm条件下得到了结晶度较好的AlN:Er薄膜;与同条件下生长的AlN薄膜相比, AlN:Er薄膜(002)晶面衍射峰的角度向小角度偏移了0.4°,晶格常数c值增大了0.005 nm。不同条件下生长的AlN:Er薄膜表面大范围内均匀平坦,当靶基距从5 cm增大到6 cm时薄膜生长方式由层状生长转变为颗粒密堆积状生长。AlN:Er薄膜在480, 555和610 nm处均有较强的发光峰,分别来源于Er~(3+)的~4F_(7/2)能级向基态~4I_(15/2)能级的间接激发跃迁、铝空位(V_(Al))向价带顶的跃迁和导带底向与氧有关的杂质能级(I_o)间的跃迁,并且随着靶基距增大,薄膜在555和610 nm处的发光峰强度减弱。