AIN/TiN/Si体系的外延生长及其第一性原理计算

发布时间：2024-05-14 04:34

　　本文采用激光分子束外延法,以TiN为缓冲层在Si(100)衬底上制备立方岩盐矿AlN薄膜,研究了缓冲层厚度对薄膜晶体结构、残余应力和表面形貌的影响,并分析了 AlN/TiN/Si的界面结构和立方AlN薄膜的光、电特性。此外,采用第一性原理对AlN薄膜初期吸附行为、AlN/TiN界面和其结构的转变进行了模拟计算,主要结果如下:1.在Si(100)衬底上以TiN为缓冲层制备出了高取向度的立方岩盐矿A1 N薄膜,薄膜与衬底之间的取向关系为AlN(100)[100]//TiN(100)[100]//Si(100)[100]。TiN缓冲层和立方AlN薄膜中的应力随着缓冲层厚度的增加呈先减小后增加的趋势。原子力显微镜分析表明,TiN缓冲层在Si衬底上呈层-岛状模式生长,TiN缓冲层的表面越粗糙,AlN薄膜表面也越粗糙。TiN/Si界面存在明显的应变层,而立方AlN薄膜和TiN缓冲层可以形成连贯的共格界面。2.根据反射光谱计算出立方AlN薄膜的禁带宽度值在4.32～4.96 eV之间,并随晶格畸变的增加而降低。立方AlN薄膜的PL光谱存在两个发光峰,分别在376nm的紫外光区和520nm的绿光区。A...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?ＡＩＮ的三种晶体结构：（ａ）纤锌矿结构；（ｂ）闪锌矿结构；（ｃ）岩盐矿结构??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｒｅｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ＡＩＮ：?（ａ）ｗｕｒｔｚｉｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；?（ｂ）ｚｉｎｃ－ｂｌｅｎｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；（ｃ）ｒｏｃｋ－ｓａｌｔ??

１．２Ａ１Ｎ的晶体结构??Ａ１Ｎ是典型的ＩＩＩ族氮化物半导体，具有三种晶体结构：六方纤梓矿、立方岩盐矿??（ＮａＣｌ结构）和立方闪锌矿结构，如图１－１所示。六方纤锌矿结构由两套不同原子的密??排六方格子沿［０００１］方向套构而成，Ａ１和Ｎ构成的双层子原按ＡＢＡＢＡＢ的顺序周期性?....

图1-2激光分子束外延系统示意图

?机理??制备薄膜的原理与脉冲激光沉积（ＰＬＤ）相似，是利用高能脉冲激光使靶材表面被照射到的微小区域瞬间被烧蚀并产生高温的等离子体，并沿衬底飞行，最后在衬底上沉积薄膜。其过程一般可以分为三个阶的相互作用；２、等离子羽辉的扩散；３、等离子体到达衬底并沉积透过石英窗口并聚焦在靶材表面....

图２－１实验所用靶材及衬底的实物图??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔａｒｇｅｔｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??

本实验采用纯度为９９．９％ＴｉＮ和９９．９％Ａ１Ｎ多晶陶瓷作为靶材，尺寸均为①??６０＿ｘ３ｍｍ，用面取向为（１００）的高纯单晶Ｓｉ（９９．９９９％）作为衬底，尺寸为Ｏ３ｉｎｘ〇．５ｍｍ，??靶材和衬底的实物图如图２－１所示。靶材使用前，将其放在高真空室中高温烘烤若干个??小时以....

图３－１靶材和衬底的ＸＲＤ图谱：（ａ）?ＡＩＮ靶材；（ｂ）?ＴｉＮ靶材；（ｃ）?Ｓｉ衬底??Ｆｉｇ．?３－１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?（ａ）?ＡＩＮ?ｔａｒｇｅｔ；（ｂ）?ＴｉＮ?ｔａｒｇｅｔ；?（ｃ）?Ｓｉ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??１８??

广西大学硕士学位论文?ＡｌＮ／ＴｉＮ／Ｓｉ体系的外延生长及其第一性原理计算??第三章Ａ１Ｎ薄膜结构和光电特性研究??ＴｉＮ的晶体结构属于立方岩盐矿结构，具有良好的导电、导热能力和高温稳定性，??其晶格常数（〇．４２４ｎｍ）与立方岩盐矿Ａ１Ｎ的晶格常数（０．４０５ｎｍ）非常相近，而....

本文编号：3973197