【摘要】：氮化鋁屬于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體,是典型的第三代半導(dǎo)體材料,它具有特寬禁帶和非常大的激子束縛能,其中禁帶寬度為6.2e V,屬于直接帶隙半導(dǎo)體。由于氮化鋁具有多種突出的優(yōu)異的物理性能,如高的擊穿場強(qiáng)、熱導(dǎo)率、電阻率等而深受人們重視。而且其化學(xué)和熱穩(wěn)定性極高,可用于集成電路和電子器件的封裝、絕緣材料和介質(zhì)隔離,尤其在高溫高功率器件中具有潛在的應(yīng)用前景。在Al N薄膜的制備中,控制沉積薄膜的結(jié)晶取向非常的重要,因為Al N薄膜的性能與薄膜的取向具有相關(guān)性,例如聲速在c軸方向特別的高,機(jī)電耦合系數(shù)沿著a軸方向特別大。Al N薄膜的結(jié)晶取向及其微觀結(jié)構(gòu)主要受沉積條件的影響,例如濺射功率、濺射壓強(qiáng)、氮氬比、襯底溫度及偏壓等。所以本文采用JGP-450A型磁控濺射沉積系統(tǒng)制備氮化鋁薄膜,優(yōu)化濺射工藝參數(shù),并研究其光學(xué)、電學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下:優(yōu)化Al N薄膜的制備工藝窗口:以(100)取向的Si片為襯底,采用磁控濺射的方法在不同的濺射工藝參數(shù)下沉積得到表面致密均勻的Al N薄膜。首先優(yōu)化濺射功率,結(jié)果表明當(dāng)濺射功率為300W(濺射壓強(qiáng)為1.0Pa)的時候,Al N薄膜晶體的質(zhì)量最好,平均晶粒尺寸是17.74nm,薄膜的表面致密、均勻、光滑,表面平均粗糙度是1.63nm;其次優(yōu)化濺射壓強(qiáng),結(jié)果表明當(dāng)濺射壓強(qiáng)為1.0Pa的時候(濺射功率為300W),Al N薄膜的晶體質(zhì)量最好,晶粒尺寸為18.50nm,薄膜表面致密,表面平均粗糙度為1.57nm;最后優(yōu)化濺射氣體流量比,結(jié)果表明當(dāng)?shù)獨夂蜌鍤獾牧髁繛?0sccm和40sccm的時候(濺射功率為300W,濺射壓強(qiáng)為1.0Pa),Al N薄膜的晶體質(zhì)量最好,平均晶粒尺寸為19.47nm,薄膜表面均勻,表面平均粗糙度為1.41nm。最終優(yōu)化得到一個制備Al N薄膜的工藝窗口是:濺射功率為300w,濺射壓強(qiáng)為1.0Pa,氮氣和氬氣的流量分別為20sccm和40sccm。Al N薄膜的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)研究:氮化鋁薄膜在可見光波段具有良好的透光率,深紫外吸收邊陡峭,通過擬合得到它的禁帶寬度為5.2e V;通過霍爾測試,制備的Al N薄膜的導(dǎo)電類型為p型導(dǎo)電。光電導(dǎo)譜圖表明藍(lán)寶石襯底上Al N薄膜具有一定的光電響應(yīng)。氮化鋁/硅p-n結(jié)的制備及性能研究:伏安特性曲線表明有整流特性,使其在深紫外探測方面極具應(yīng)用前景。
[Abstract]:Aluminum nitride belongs to 鈪，

本文編號：2296918