本文采用激光分子束外延法,以TiN為緩沖層在Si(100)襯底上制備立方巖鹽礦AlN薄膜,研究了緩沖層厚度對薄膜晶體結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力和表面形貌的影響,并分析了 AlN/TiN/Si的界面結(jié)構(gòu)和立方AlN薄膜的光、電特性。此外,采用第一性原理對AlN薄膜初期吸附行為、AlN/TiN界面和其結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變進(jìn)行了模擬計算,主要結(jié)果如下:1.在Si(100)襯底上以TiN為緩沖層制備出了高取向度的立方巖鹽礦A1 N薄膜,薄膜與襯底之間的取向關(guān)系為AlN(100)[100]//TiN(100)[100]//Si(100)[100]。TiN緩沖層和立方AlN薄膜中的應(yīng)力隨著緩沖層厚度的增加呈先減小后增加的趨勢。原子力顯微鏡分析表明,TiN緩沖層在Si襯底上呈層-島狀模式生長,TiN緩沖層的表面越粗糙,AlN薄膜表面也越粗糙。TiN/Si界面存在明顯的應(yīng)變層,而立方AlN薄膜和TiN緩沖層可以形成連貫的共格界面。2.根據(jù)反射光譜計算出立方AlN薄膜的禁帶寬度值在4.32～4.96 eV之間,并隨晶格畸變的增加而降低。立方AlN薄膜的PL光譜存在兩個發(fā)光峰,分別在376nm的紫外光區(qū)和520nm的綠光區(qū)。A...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＡＩＮ的三種晶體結(jié)構(gòu)：（ａ）纖鋅礦結(jié)構(gòu)；（ｂ）閃鋅礦結(jié)構(gòu)；（ｃ）巖鹽礦結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｒｅｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ＡＩＮ：?（ａ）ｗｕｒｔｚｉｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；?（ｂ）ｚｉｎｃ－ｂｌｅｎｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；（ｃ）ｒｏｃｋ－ｓａｌｔ??

１．２Ａ１Ｎ的晶體結(jié)構(gòu)??Ａ１Ｎ是典型的ＩＩＩ族氮化物半導(dǎo)體，具有三種晶體結(jié)構(gòu)：六方纖梓礦、立方巖鹽礦??（ＮａＣｌ結(jié)構(gòu)）和立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，如圖１－１所示。六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)由兩套不同原子的密??排六方格子沿［０００１］方向套構(gòu)而成，Ａ１和Ｎ構(gòu)成的雙層子原按ＡＢＡＢＡＢ的順序周期性?....

圖1-2激光分子束外延系統(tǒng)示意圖

?機(jī)理??制備薄膜的原理與脈沖激光沉積（ＰＬＤ）相似，是利用高能脈沖激光使靶材表面被照射到的微小區(qū)域瞬間被燒蝕并產(chǎn)生高溫的等離子體，并沿襯底飛行，最后在襯底上沉積薄膜。其過程一般可以分為三個階的相互作用；２、等離子羽輝的擴(kuò)散；３、等離子體到達(dá)襯底并沉積透過石英窗口并聚焦在靶材表面....

圖２－１實驗所用靶材及襯底的實物圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔａｒｇｅｔｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??

本實驗采用純度為９９．９％ＴｉＮ和９９．９％Ａ１Ｎ多晶陶瓷作為靶材，尺寸均為①??６０＿ｘ３ｍｍ，用面取向為（１００）的高純單晶Ｓｉ（９９．９９９％）作為襯底，尺寸為Ｏ３ｉｎｘ〇．５ｍｍ，??靶材和襯底的實物圖如圖２－１所示。靶材使用前，將其放在高真空室中高溫烘烤若干個??小時以....

圖３－１靶材和襯底的ＸＲＤ圖譜：（ａ）?ＡＩＮ靶材；（ｂ）?ＴｉＮ靶材；（ｃ）?Ｓｉ襯底??Ｆｉｇ．?３－１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?（ａ）?ＡＩＮ?ｔａｒｇｅｔ；（ｂ）?ＴｉＮ?ｔａｒｇｅｔ；?（ｃ）?Ｓｉ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??１８??

廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文?ＡｌＮ／ＴｉＮ／Ｓｉ體系的外延生長及其第一性原理計算??第三章Ａ１Ｎ薄膜結(jié)構(gòu)和光電特性研究??ＴｉＮ的晶體結(jié)構(gòu)屬于立方巖鹽礦結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力和高溫穩(wěn)定性，??其晶格常數(shù)（〇．４２４ｎｍ）與立方巖鹽礦Ａ１Ｎ的晶格常數(shù)（０．４０５ｎｍ）非常相近，而....

本文編號：3973197