Si(100)衬底上PLD法制备高取向度AlN薄膜

无机材料学报

Si(100)衬底上PLD法制备高取向度AlN薄膜

张霞; 陈同来; 李效民

中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050

收稿日期:2004-02-09 修回日期:2004-05-18 出版日期:2005-03-20 网络出版日期:2005-03-20

Highly-oriented A1N Thin Films on Si(100) Substrates by Pulsed Laser Deposition

ZHANG Xia; CHEN Tong-Lai; LI Xiao-Min

State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructures; Shanghai Institute of Ceramics; Chinese Academy of Sciences; Shanghai 200050; China

Received:2004-02-09 Revised:2004-05-18 Published:2005-03-20 Online:2005-03-20

摘要/Abstract

摘要： 采用脉冲激光沉积法(PLD),以KrF准分子为脉冲激光源,Si(100)为衬底,同时引入缓冲层TiN和Ti_0.8Al_0.2N,制备了结晶质量优异的A1N薄膜,X射线衍射(XRD)及反射式高能电子衍射(RHEED)分析表明A1N薄膜呈(001)取向、二维层状生长.研究发现,薄膜的生长模式依赖于缓冲层种类,直接在Si衬底上或MgO／Si衬底上的A1N薄膜呈三维岛状生长;而同时引入缓冲层TiN和Ti_0.8Al_0.2N时,A1N薄膜呈二维层状生长.此外,激光能量密度大小对A1N薄膜的结晶性有显著的影响,激光能量密度过大,薄膜表面粗糙,有颗粒状沉积物生成.在氮气气氛中沉积,能使薄膜的取向由(001)改变为(100).

关键词: 脉冲激光沉积, A1N薄膜, 缓冲层

Abstract: Highly crystalline quality AlN thin films were successfully grown on Ti_0.8Al_0.2N/TiN-buffered
p-Si(100) substrates by pulsed laser deposition (laser source: KrF). X-ray diffraction (XRD) and reflective high energy electron diffraction (RHEED)
were employed to characterize the as-grown films. The results show that AlN thin films are (001) oriented and grown with 2D layer growth mode. The growth modes of
thin films rely on the kinds of buffer layers: AlN thin films on Si wafers or MgO/Si substrates are 3D island grown; whereas those on Ti_0.8Al_0.2N/TiN/Si
substrates are 2D layer grown. In addition, the laser energy density has considerable effects on the crystalline quality of AlN thin films: over high
energy leads to rough surface and big particles. The partial nitrogen pressure can make AlN thin films (100) orientation instead of (001) orientation.

Key words: pulsed laser deposition, aluminium nitride thin film, buffer layer

中图分类号:

O482

张霞,陈同来,李效民. Si(100)衬底上PLD法制备高取向度AlN薄膜[J]. 无机材料学报.

ZHANG Xia,CHEN Tong-Lai,LI Xiao-Min. Highly-oriented A1N Thin Films on Si(100) Substrates by Pulsed Laser Deposition[J]. Journal of Inorganic Materials.

[1]	肖娜, 潘洋, 宋云, 吴晓京, 傅正文, 周永宁. 锑硅纳米复合薄膜作为钠离子电池负极材料的电化学行为研究[J]. 无机材料学报, 2018, 33(5): 494-500.
[2]	张聪, 康朝阳, 宗海涛, 李明, 梁珊珊, 曹国华. 应力对蓝宝石衬底上生长二氧化钒薄膜结构和光电性能的调控[J]. 无机材料学报, 2018, 33(11): 1225-1231.
[3]	刘广政, 徐波, 叶晓玲, 刘峰奇, 王占国. 四步法制备高质量硅基砷化镓薄膜[J]. 无机材料学报, 2016, 31(11): 1263-1268.
[4]	张志萍, 刘红飞, 潘坤旻, 陈小兵, 曾祥华. Sc₂W₃O₁₂薄膜制备及其负热膨胀性能[J]. 无机材料学报, 2015, 30(12): 1278-1282.
[5]	吕艳红, 陈吉堃, DOBELI Max, 李宇龙, 史迅, 陈立东. 脉冲激光沉积中高能量密度激光密度对Cu₂Se 热电薄膜成分与性能的影响[J]. 无机材料学报, 2015, 30(10): 1115-1120.
[6]	晏益志, 殷学鹏, 刘翔, 陈清明. 衬底温度和生长氧压对La_0.67Sr_0.33MnO₃:Ag_0.08薄膜激光感生电压效应的影响[J]. 无机材料学报, 2014, 29(7): 753-757.
[7]	邱智文, 杨晓朋,韩军, 曾雪松, 李新化, 曹丙强. 高压PLD法生长p型钠掺杂氧化锌纳米线阵列[J]. 无机材料学报, 2014, 29(2): 155-161.
[8]	陈丹, 吕建国, 黄靖云, 金豫浙, 张昊翔, 叶志镇. AZO薄膜用于GaN基LED透明电极的性能研究[J]. 无机材料学报, 2013, 28(06): 649-652.
[9]	李廷先, 张铭, 胡州, 李扩社, 于敦波, 严辉. 多铁性BaTiO₃/La_2/3Sr_1/3MnO₃复合薄膜的制备及其强磁电效应的研究[J]. 无机材料学报, 2012, 27(3): 291-295.
[10]	蔡增辉, 刘志勇, 鲁玉明, 蔡传兵. 低成本电化学法制备RE₂Zr₂O₇缓冲层[J]. 无机材料学报, 2012, 27(11): 1191-1196.
[11]	刘红飞, 张志萍, 张伟, 陈小兵, 程晓农. 脉冲激光沉积ZrW₂O₈薄膜的制备和性能[J]. 无机材料学报, 2011, 26(5): 540-544.
[12]	邓赞红, 方晓东, 陶汝华, 董伟伟, 周曙, 孟钢, 邵景珍. 沉积激光能量对 CuAlO₂ 薄膜光学性质的影响[J]. 无机材料学报, 2011, 26(3): 281-285.
[13]	李曼, 刘保亭, 王玉强, 王宽冒. 快速退火对 Ni-Al-O 栅介质结构和介电性能的影响[J]. 无机材料学报, 2011, 26(3): 257-260.
[14]	何邕, 李效民, 高相东, 冷雪, 王炜. 氧等离子体辅助脉冲激光沉积法制备PMN-PT薄膜的微观结构和电学性能[J]. 无机材料学报, 2011, 26(11): 1227-1232.
[15]	程学瑞1, 戚泽明2, 3, 张国斌2, 3, 李亭亭2, 3, 贺博2, 3, 尹民1. HfO₂栅介质薄膜的结构和介电性质研究[J]. 无机材料学报, 2010, 25(5): 468-472.