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分子束外延生长AIN薄膜的初步研究

吴国光  
【摘要】: 本论文采用RF-MBE系统开展了氮化铝(AlN)单晶薄膜外延生长的基础性研究工作。 对蓝宝石衬底进行了高温去气、化学腐蚀、氮化等处理过程,根据RHEED衍射图像的演变证明,晶体表面形貌得到了明显改善,为制备高结晶质量的AlN外延层提供了相对平整的生长表面。通过控制N-Plasma的输出功率,研究了蓝宝石表面氮化的成键机制。通过XPS对比分析,发现N-Plasma的输出功率为150W左右时,能够较好地形成Al-N键,而在输出功率大于200W时,等离子体中的氮离子会使Al-N键断裂。 采取先沉积一层金属铝,然后高温氮化的方法,在硅衬底上开展了AlN的外延生长工作。薄膜RHEED衍射条纹间距相对于硅衬底明显展宽,计算结果表明薄膜中有AlN单晶的存在;通过XPS测试,Al2P的电子结合能为74.19eV,N1S的电子结合能为397.17eV,与典型的AlN中Al、N特征峰位置相符;AFM图像表明,表面较为粗糙,可能是生长模式趋向于岛状生长造成,有可能通过调整生长温度及Al/N流量比等条件来改善薄膜质量。


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