论文部分内容阅读
氮化铝(AIN)由于具有电阻率高(10<12>Ω·cm)、硬度高、热导率高、化学稳定性好等特点,近年来引起国内外广泛的关注。同时,氮化铝(AIN)还具有较好的红外增透特性、热稳定性等,是较理想的红外光学材料。
制备AlN薄膜的方法很多,主要有激光化学气相沉积法(LCVD)、金属有机化合物化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延法(MBE)、反应蒸发法和反应磁控溅射法等。本文使用真空磁过滤电弧离子镀的方法,在硅基底上沉积氮化铝薄膜。
使用椭偏仪和傅立叶变换光谱仪(FTIR),研究分析了薄膜的光学性能。在本试验条件及工艺参数下,AlN薄膜的折射率在1.8~2.3之间变化,沉积速率在0.6136nm/s至1.4944nm/s之间变化;选择合适的工艺参数,可以保证在很宽的波长范围内,薄膜的消光系数为零,硅基底上的AlN薄膜峰值透射比接近69%。使用扫描电镜观察薄膜表面形貌,发现薄膜表面较均匀、无金属颗粒。使用XRD分析薄膜结构,发现本试验方法所沉积的A.N薄膜主要表现在(002)和(100)面的择优取向,并且得到不同工艺参数对薄膜结构的影响。使用XPS对A.N薄膜进行成分分析,得到了较纯的A.N薄膜,其中AI-N键占90%以上。采用402MVD数显显微维氏硬度计测试薄膜硬度,得到薄膜本征硬度均大于3000HV,具有较高的硬度,并分析了薄膜硬度随工艺参数的变化情况。采用轮廓仪测量AIN薄膜的粗糙度,其值在9nm~13nm之间,表面比较光滑。此外,AlN薄膜对于强酸和盐具有较强的抗腐蚀性能,但是对于强碱不具有抗腐蚀性。
研究了热处理对AIN薄膜的影响,发现热处理温度小于700℃,薄膜光学性能无明显改变,900℃会使薄膜产生裂纹,造成脱落。