免费论文摘要：非化学计量AlN粉与高温外延AlN膜的制备、构造及物性

氮化铝(AlN)陶瓷基板、外延地膜和单晶衬底在微电子、光电子等范围更加是深紫外波段器件上面具备很多崇高的本质，所以从来遭到凝固态物理、资料学及微电子等学科的普遍关心和接洽。正文运用自行搭建的管式氛围氮化炉胜利合成出一系列非化学计量AlN粉，并用自行安排的高温化学气相外延体例(HTCVD)胜利成长出一系列高温外延AlN膜。运用SEM、EDX、XRD、TEM、OA、PL和Raman谱，对AlN粉和AlN膜的形貌、因素、构造、光学本质和应力作了体例地接洽，赢得如次接洽截止：(1) 试验截止表白，在给定的材料和氮化功夫前提下，经过变换径直氮化的氛围和温度，可实行AlN粉形貌的灵验遏制：在N2氛围中900℃到1100℃时爆发AlN空壳构造和Al-AlN核-壳构造，所得样本为Al基体和AlN粉搀和物，到1400℃时爆发实足氮化并获得形势不准则且粒径约10μm的粗壮AlN颗粒；而在NH3氛围及NH3-N2搀和氛围中900℃时在Al粉外表产生精致的AlN精致钝化层，1100℃就可赢得实足氮化并获得粒径约1μm且聚会的AlN粉，且在1200℃之上发愤怒相氮化反馈，产生由粒径约200 nm平均的AlN颗粒构成的蝌蚪状和树枝状构造。 (2) 用径直氮复合成了成份、缺点及物性可控的富Al非化学计量的AlN粉，在给定的材料和氮化功夫前提下，其成份与物性重要在于于氛围和温度。N2-1400℃可合成N/Al比为0.64的AlN粉，而NH3-1100℃可合成N/Al比逼近1的AlN粉；N2氛围中合成的AlN粉中VN和AlN缺点浓淡高，而NH3和NH3-N2氛围中合成的AlN粉VN和AlN缺点浓淡低；VN和ON 檀越能级以及AlN受主能级辨别坐落5.30 eV、3.40 eV和1.50 eV，并预言4.40 eV处还生存一檀越缔合体[VN-ON]。(3) 试验截止表白：在NH3、给定成长功夫和20 sccm的AlCl3气旋量前提下，HTCVD的成长温度是确定AlN地膜构造、品质、应力和光学本质的要害成分。500℃时为非晶地膜，700℃时为纳米针自组建成的纳米海胆状和聚集阵列状纳米构造地膜，900℃时为纳米棒自组建成的纳米花状和聚集阵列状纳米构造膜；1100℃之上为Stranski-Krastanov形式成长的AlN(0002)外延地膜，外延联系为AlN (0001)‖sapphire (0001)，AlN [1-210]‖sapphire [1-100]；1400℃时的外延地膜光学带隙达6.05eV，而1500℃可赢得品质好的外延地膜，其(0002)面动摇弧线FWHM为688 arcsec；AlN (0002)外延地膜里面的双轴应力从1100℃时0.3 GPa的张应力线性变革到1500℃时1.8 GPa的压应力，双轴应力系数为-1.9 cm-1/GPa，光学带隙与双轴应力之间的线性系数为-426 meV/GPa。(4) 试验截止进一步表白：在NH3-1300℃-50min和50 sccm的AlCl3气旋量前提下，HTCVD成长区的气旋办法径直感化AlN厚膜的构造、品质和光学本质。在湍流办法中，激烈的湍流和高浓淡反馈气体惹起柱状成长形式并赢得柱状构造厚膜；而层流办法Ⅰ(0°)和层流办法Ⅱ(45°)中，稳固的层流和较低的反馈气体浓淡引导Stranski-Krastanov外延成长形式，而且层流办法Ⅱ(45°)中成长更平均，获得(0002)面FWHM为1010 arcsec、光学带隙为5.93 eV的高品质AlN(0002)外延厚膜。所以，运用正文径直氮复合成AlN粉的计划，可获得形貌、粒径、N/Al等到物性可控的非化学计量AlN粉；沿用正文HTCVD安排计划可赢得高品质AlN外延地膜和厚膜。

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