AlN薄膜以其優(yōu)異的性能在光電子和微電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。單晶Si已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于微電子領(lǐng)域,相比于Si（111）和Si（100）晶面,Si（110）晶面與AlN之間存在更小的晶格失配與熱失配。所以在Si（110）襯底上外延生長(zhǎng)AlN薄膜可以降低薄膜的缺陷密度,提高其結(jié)晶質(zhì)量。本論文采用激光分子束外延法在Si（110）襯底上制備AlN薄膜,研究了不同工藝參數(shù)對(duì)AlN薄膜的結(jié)晶質(zhì)量、表面形貌、光學(xué)性能和電學(xué)性能的影響,主要研究結(jié)果如下:1)在Si（110）襯底上直接制備出了呈（200）面單一擇優(yōu)取向的立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)的AlN薄膜,薄膜與襯底的取向關(guān)系為AlN（100）//Si（110）。由于Si（110）襯底與立方AlN薄膜之間的晶格失配較大,薄膜中存在失配應(yīng)力。制備高質(zhì)量立方AlN薄膜的較優(yōu)工藝參數(shù)是:襯底溫度為750℃、氮?dú)夥謮簽?.5Pa、激光頻率為8 Hz。AlN/Si（110）的界面清晰平滑,AlN薄膜在靠近襯底一側(cè)存在厚度約為67 nm的應(yīng)變層。2)不同工藝條件下制備的立方AlN薄膜在可見(jiàn)光區(qū)域的反射率大約為45%,在波長(zhǎng)約為260 nm左右存在一個(gè)非常明顯的吸收峰�；�... 

【文章來(lái)源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＡＩＮ的二種晶體結(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)??

一定溫度的襯底表面，沉積粒子吸附、擴(kuò)散后形成薄膜。一般可以分為三個(gè)階段：１、??激光與靶材的作用；２、等離子羽輝的傳輸；３、到達(dá)襯底上的等離子體羽輝在襯底上的??成膜。圖１－２為激光分子束外延系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖１－３為本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的等離??子羽輝圖。??脈沖激光器激光束射漬??會(huì)絜透／＾＼，???觀察＾??圖１＿２激光分子束外延系統(tǒng)示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｂｅａｍ?ｅｐｉｔａｘｙ?ｓｙｓｔｅｍ??ＬＭＢＥ法具有脈沖性與高能性這兩大基本特點(diǎn)。脈沖性是指激光轟擊靶材是不連續(xù)??的，每一波脈沖之間有一定的時(shí)間間隔，這讓到達(dá)襯底的粒子有相對(duì)充分的時(shí)間迀移到??其平衡位置，有利于制備的薄膜呈二維模式生長(zhǎng)［２１］。高能性是指激光在靶材表面上聚焦??時(shí)具有非常高的能量，可以瞬間對(duì)靶材進(jìn)行燒蝕并產(chǎn)生等離子體羽輝，等離子羽輝具有??很高的能量，有利于吸附粒子在襯底上進(jìn)行遷移。??ＬＭＢＥ法制備薄膜的優(yōu)點(diǎn)是：（１）高能、沉積速率快且?guī)缀醪话l(fā)生相分離，且所??用的襯底溫度相對(duì)于ＭＢＥ和ＭＯＣＶＤ等其他方法所用的襯底溫度更低（２）激光??屬于清潔熱源，不會(huì)出現(xiàn)成分擇優(yōu)蒸發(fā)的現(xiàn)象，容易獲得化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確的多組分薄膜。??（３）可以設(shè)置任意工藝參數(shù)

廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文?ＳｉＧ?１?〇）襯底上Ａ１Ｎ薄膜的激光分子束外延法制備及其光電性能研究??ｉ＾ｌＳ??圖１－３等離子體羽輝??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｐｌａｓｍａ?ｐｌｕｍｅ??１．３．２薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程??薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程將會(huì)影響薄膜的最終的晶體結(jié)構(gòu)以及表面形貌，進(jìn)而影響其器件性??能。薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程大致可以分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是新相形核，第二個(gè)階段是薄??膜生長(zhǎng)，圖１－４為薄膜生長(zhǎng)過(guò)程示意圖。??▲??＊〇〇〇°〇〇?ｏｎｏｏ?＿＿??圖１－４薄膜生長(zhǎng)過(guò)程示意圖??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｉｎ?ｆｉｌｍｓ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｉ）新相形核階段??激光照射靶材時(shí)產(chǎn)生的離子一般會(huì)以分子或原子的形態(tài)接觸到襯底表面并吸附在??上面，有一部分具有較高能量的原子會(huì)重新反射回到氣態(tài)中，也會(huì)有一部分的原子被再??蒸發(fā)離開(kāi)基體表面。原子吸附在襯底表面時(shí)的吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種，化學(xué)??吸附比物理吸附更穩(wěn)定更容易形成牢固的薄膜。吸附在表面的原子與原子之間會(huì)發(fā)生遷??８??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Si(110)和Si(111)襯底上制備InGaN/GaN藍(lán)光發(fā)光二極管[J]. 劉戰(zhàn)輝,張李驪,李慶芳,張榮,修向前,謝自力,單云.  物理學(xué)報(bào). 2014(20)
[2]脈沖激光沉積制備立方AlN薄膜的研究[J]. 趙丹,朱俊,羅文博,魏賢華,李言榮.  功能材料. 2007(07)
[3]脈沖激光沉積氮化鋁薄膜的電學(xué)性能研究[J]. 門傳玲,林成魯.  功能材料與器件學(xué)報(bào). 2006(04)
[4]Si(100)襯底上PLD法制備高取向度AlN薄膜[J]. 張霞,陳同來(lái),李效民.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2005(02)
[5]寬帶隙半導(dǎo)體AIN薄膜的制備及應(yīng)用[J]. 廖克俊,王萬(wàn)錄.  半導(dǎo)體技術(shù). 2001(01)
[6]超高真空電子束蒸發(fā)合成晶態(tài)AlN薄膜的研究[J]. 黃繼頗,王連衛(wèi),高劍俠,沈勤我,林成魯.  功能材料與器件學(xué)報(bào). 1998(04)
[7]反應(yīng)式脈沖激光濺射淀積AlN薄膜化學(xué)穩(wěn)定性研究[J]. 汪洪海,鄭啟光,魏學(xué)勤,丘軍林.  激光雜志. 1998(06)

博士論文
[1]利用SiN_x插入層和新型圖形化藍(lán)寶石襯底提高GaN外延層質(zhì)量的相關(guān)研究[D]. 楊德超.吉林大學(xué) 2013
[2]脈沖激光沉積法外延生長(zhǎng)大面積AlN單晶薄膜及其生長(zhǎng)機(jī)理研究[D]. 楊慧.華南理工大學(xué) 2013
[3]磷摻雜p型ZnO薄膜的制備及相關(guān)問(wèn)題研究[D]. 李繼超.吉林大學(xué) 2013
[4]應(yīng)變Si載流子遷移率研究[D]. 王曉艷.西安電子科技大學(xué) 2012

碩士論文
[1]立方AlN薄膜的激光分子束外延生長(zhǎng)及其光學(xué)性能研究[D]. 黃立榮.廣西大學(xué) 2014
[2]反應(yīng)磁控濺射低溫沉積AlN薄膜工藝、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 姜川.湖南大學(xué) 2013
[3]SR-MOCVD方法沉積ZnO薄膜及其性能研究[D]. 楊廣濤.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[4]AlN薄膜的制備與介電性能研究[D]. 胡利民.中南大學(xué) 2007
[5]適用于多層膜高頻SAW器件的AlN薄膜制備與表征[D]. 徐娜.天津理工大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2921793