本文關鍵詞：多晶氮化鋁薄膜制備及其擇優(yōu)取向生長研究

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【摘要】：本文采用射頻反應磁控濺射技術(shù),利用高純A1靶(99.99%)作為濺射靶材,以高純Ar、N。分別作為濺射氣體和反應氣體,在Si(111)基片上制備了不同晶面擇優(yōu)取向的A1N多晶薄膜材料。利用傅里葉變換紅外吸收光譜(FT-IR)、臺階儀以及X射線衍射光譜(XRD)對A1N薄膜進行了表征。根據(jù)實驗結(jié)果,對實驗參數(shù)進行了優(yōu)化,利用單一變量法研究了工作氣壓、基底溫度、N。流量所占百分比以及靶基距對AlN薄膜的化學結(jié)構(gòu)與成分、沉積速率以及晶體結(jié)構(gòu)的影響。此外利用FT-IR吸收光譜技術(shù)對AlN薄膜的晶面擇優(yōu)取向進行了定量表征。實驗結(jié)果表明：工作氣壓、基底溫度、N。流量所占百分比及靶基距對AlN薄膜的化學結(jié)構(gòu)與成分、沉積速率以及晶體結(jié)構(gòu)具有顯著的影響。降低工作氣壓使得到達基片表面粒子攜帶的能量增加；減少靶基距導致高能粒子對基片表面的轟擊增強,高能粒子的轟擊導致高的成核密度；升高基片溫度增強了基片表面吸附原子的擴散、遷移能力,提高了薄膜的結(jié)晶質(zhì)量；增加N。百分比降低了AlN薄膜的沉積速率,使得到達基片表面的吸附原子在下一層原子到來之前有充分的時間進行表面擴散。降低氣壓、靶基距,升高基片溫度、N。流量百分比,有利于AlN薄膜呈現(xiàn)(002)晶面擇優(yōu)取向。相反,升高工作氣壓、靶基距,降低襯底溫度、N。流量所占百分比有利于AlN呈現(xiàn)(100)晶面擇優(yōu)取向。根據(jù)分析結(jié)果,討論了實驗參數(shù)對A1N薄膜晶面擇優(yōu)取向的影響。在AlN薄膜的紅外光譜中,由于紅外光與AlN光學橫模的耦合使得紅外光被吸收,不能透過AlN薄膜,在678cm-’波數(shù)附近處出現(xiàn)了強烈的紅外吸收峰,該吸收峰對應Al-N鍵的振動吸收峰,其包含兩種振動模式：Al(T0)模式以及El(TO)模式,分別位于612cm-1、672 cm-1附近左右,利用洛倫茲函數(shù)對光譜進行擬合發(fā)現(xiàn)：Al(TO)模式與E1(TO)模式的積分面積之比與AlN薄膜的晶面擇優(yōu)取向有關。結(jié)果顯示利用FT-IR吸收光譜技術(shù)作為XRD的補充手段,能夠快速地表征AlN薄膜的晶面擇優(yōu)取向。
【關鍵詞】：AlN薄膜 反應射頻磁控濺射 FTIR 擇優(yōu)取向
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 AlN薄膜的結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2 AlN薄膜的性質(zhì)10
• 1.3 AlN薄膜的應用10-11
• 1.4 AlN薄膜的制備方法11-13
• 1.5 AlN薄膜的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.6 本文研究的目的及內(nèi)容15-16
• 2 薄膜的制備與表征方法16-23
• 2.1 磁控濺射原理16-17
• 2.2 射頻反應磁控濺射實驗裝置17-18
• 2.3 AlN薄膜的制備流程18-19
• 2.3.1 實驗準備18-19
• 2.3.2 實驗操作步驟19
• 2.4 AlN薄膜的測試與表征19-23
• 2.4.1 傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)19-21
• 2.4.2 X射線衍射光譜(XRD)21
• 2.4.3 臺階儀21-23
• 3 利用射頻反應磁控濺射制備AlN多晶薄膜材料23-39
• 3.1 氣壓對AlN多晶薄膜的影響23-27
• 3.1.1 AlN薄膜的化學結(jié)構(gòu)分析24-25
• 3.1.2 AlN薄膜的沉積速率分析25-26
• 3.1.3 AlN薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析26-27
• 3.2 基片溫度對多晶AlN薄膜的影響27-31
• 3.2.1 AlN薄膜的化學結(jié)構(gòu)分析28-29
• 3.2.2 AlN薄膜的沉積速率分析29
• 3.2.3 AlN薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析29-31
• 3.3 N_2流量所占百分比對AlN多晶薄膜的影響31-34
• 3.3.1 AlN薄膜的化學結(jié)構(gòu)分析31-32
• 3.3.2 AlN薄膜的沉積速率分析32-33
• 3.3.3 AlN薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析33-34
• 3.4 靶基距對AlN薄膜晶面擇優(yōu)取向的影響34-38
• 3.4.1 AlN薄膜的化學結(jié)構(gòu)分析34-35
• 3.4.2 AlN薄膜的沉積速率分析35-36
• 3.4.3 AlN薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 利用FT-IR定量表征AlN薄膜的晶面擇優(yōu)取向39-46
• 4.1 多晶AlN薄膜化學鍵的振動特性39-40
• 4.2 AlN薄膜傅里葉變換紅外光譜的定量分析40-41
• 4.2.1 AlN薄膜傅里葉變換紅外光譜定量分析的基本原理40
• 4.2.2 AlN薄膜傅里葉變換紅外光譜的定量分析方法40-41
• 4.3 多晶AlN薄膜的表征分析41-43
• 4.4 多晶AlN薄膜FTIR振動特性與晶體特性的關系43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-46
• 結(jié)論46-47
• 參考文獻47-52
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況52-53
• 致謝53-54

【參考文獻】

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本文編號：563259