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等离子增强原子层沉积低温生长AlN薄膜

冯嘉恒 唐立丹 刘邦武 夏洋 王冰

等离子增强原子层沉积低温生长AlN薄膜

冯嘉恒, 唐立丹, 刘邦武, 夏洋, 王冰
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  • 采用等离子增强原子层沉积技术在单晶硅基体上成功制备了AlN晶态薄膜, 利用椭圆偏振仪、原子力显微镜、小角掠射X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、 X射线光电子能谱仪对样品的生长速率、表面形貌、晶体结构、薄膜成分进行了表征和分析, 结果表明, 采用等离子增强原子层沉积制备AlN晶态薄膜的最低温度为200 ℃, 薄膜表面平整光滑, 具有六方纤锌矿结构与(100)择优取向, Al2p与N1S的特征峰分别为74.1 eV与397.0 eV, 薄膜中Al元素与N元素以Al-N键相结合, 且成分均匀性良好.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61106060)、 中国科学院知识创新工程重大项目(批准号: Y2YF028001)、 国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA052401)、 国家教育部重点项目(批准号: 212031)和辽宁省教育厅一般项目(批准号: L2011098)资助的课题.
    [1]

    Schulz M 1999 Nature. Vol. 399 729

    [2]

    Perros A, Bosund M, Sajavaara T, Laitinen M, Sainiemi L, Huhtio T, Lipsanen H 2012 American Vacuum Society. Vol. 30 011504

    [3]

    Jussila H, Mattila P, Oksanen J, Perros A, Riikonen J, Bosund M, Varpula A, Huhtio T, Lipsanen H, Sopanen M 2012 Appl. Phys. Lett. 100 071606

    [4]

    Hwang J, Schaff W J, Green B M, Cha H, Eastman L F 2004 Solid-State Electronics 48 363

    [5]

    Zhou L, Ni X, Ozgur U, Morkoc H, Devaty R P, Choyke W J, Smith David J 2009 Journal of Crystal Growth 311 1456

    [6]

    Zhou C H, Zheng Y D, Deng Y Z, Kong Y C, Chen P, Xi D J, Gu S L, Shen B, Zhang R, Jiang R L, Han P, Shi Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 3888 (in Chinese) [周春红, 郑有, 邓咏桢, 孔月婵, 陈鹏, 席冬娟, 顾书林, 沈波, 张荣, 江若琏, 韩平, 施毅 2004 物理学报 53 3888]

    [7]

    Claudel A, Blanquet E, Chaussende D, Boichot R, Doisneau B, Berthome G, Crisci A, Mank H, Moisson C, Pique D, Pons M 2011 Journal of Crystal Growth 335 17

    [8]

    Chen Z, Newman S, Brown D, Chung R, Keller S, Mishra U K, Denbaars S P, Nakamura S 2008 Appl. Phys. Lett. 93 191906

    [9]

    Reid K G, Dip A, Sasaki S, Triyoso D, Samavedam S, Gilmer D, Gondran C F H 2009 Thin Solid Films 517 2712

    [10]

    Marichy C, Bechelany M, Pinna N 2012 Adv. Mater. 24 1017

    [11]

    George S M 2010 Chem. Rev. 110 111

    [12]

    Ozgit C, Donmez I, Alevli M, Biyikli N 2012 Thin Solid Films 520 2750

    [13]

    Gu J H, ZhouY Q, Zhu M F, Li G H, Ding K, Zhou B Q, Liu F Z, Liu J L, Zhang Q F 2005 Acta Phys. Sin. 54 1890 (in Chinese) [谷锦华, 周玉琴, 朱美芳, 李国华, 丁琨, 周炳卿, 刘丰珍, 刘金龙, 张群芳 2005 物理学报 54 1890]

    [14]

    Tian M B 2006 Thin Film Technologies and Materials (1st Ed.) (Beijing: Tsinghua University Press) p271 (in Chinese ) [田民波 2006 薄膜技术与薄膜材料 (第一版) (北京: 清华大学出版社) 第271页]

    [15]

    Dalmau R, Collazo R, Mita R, Sitar Z 2006 Journal of Electronic Materials 36 414

  • [1]

    Schulz M 1999 Nature. Vol. 399 729

    [2]

    Perros A, Bosund M, Sajavaara T, Laitinen M, Sainiemi L, Huhtio T, Lipsanen H 2012 American Vacuum Society. Vol. 30 011504

    [3]

    Jussila H, Mattila P, Oksanen J, Perros A, Riikonen J, Bosund M, Varpula A, Huhtio T, Lipsanen H, Sopanen M 2012 Appl. Phys. Lett. 100 071606

    [4]

    Hwang J, Schaff W J, Green B M, Cha H, Eastman L F 2004 Solid-State Electronics 48 363

    [5]

    Zhou L, Ni X, Ozgur U, Morkoc H, Devaty R P, Choyke W J, Smith David J 2009 Journal of Crystal Growth 311 1456

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    [7]

    Claudel A, Blanquet E, Chaussende D, Boichot R, Doisneau B, Berthome G, Crisci A, Mank H, Moisson C, Pique D, Pons M 2011 Journal of Crystal Growth 335 17

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    [10]

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    [11]

    George S M 2010 Chem. Rev. 110 111

    [12]

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    [15]

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  • [1] 汤文辉, 刘邦武, 张柏诚, 李敏, 夏洋. 等离子增强原子层沉积低温生长GaN薄膜. 物理学报, 2017, 66(9): 098101. doi: 10.7498/aps.66.098101
    [2] 李志国, 刘玮, 何静婧, 李祖亮, 韩安军, 张超, 周志强, 张毅, 孙云. Stage2沉积速率对低温生长CIGS薄膜特性及器件的影响. 物理学报, 2013, 62(3): 038803. doi: 10.7498/aps.62.038803
    [3] 王晓强, 栗军帅, 陈 强, 祁 菁, 尹 旻, 贺德衍. 电感耦合等离子体CVD低温生长硅薄膜过程中的铝诱导晶化. 物理学报, 2005, 54(1): 269-273. doi: 10.7498/aps.54.269
    [4] 贺德衍. 多晶硅薄膜低温生长中的表面反应控制. 物理学报, 2001, 50(4): 779-783. doi: 10.7498/aps.50.779
    [5] 王光绪, 陈鹏, 刘军林, 吴小明, 莫春兰, 全知觉, 江风益. 刻蚀AlN缓冲层对硅衬底N极性n-GaN表面粗化的影响. 物理学报, 2016, 65(8): 088501. doi: 10.7498/aps.65.088501
    [6] 汪莱, 王磊, 任凡, 赵维, 王嘉星, 胡健楠, 张辰, 郝智彪, 罗毅. AlN/蓝宝石模板上生长的GaN研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8021-8025. doi: 10.7498/aps.59.8021
    [7] 杨大智, 秦福文, 顾 彪, 徐 茵. 氮化铝单晶薄膜的ECRPEMOCVD低温生长研究. 物理学报, 2003, 52(5): 1240-1244. doi: 10.7498/aps.52.1240
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    [9] 杨杭生. 等离子体增强化学气相沉积法制备立方氮化硼薄膜过程中的表面生长机理. 物理学报, 2006, 55(8): 4238-4246. doi: 10.7498/aps.55.4238
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    [11] 张志宏, 郭怀喜, 余非为, 熊启华, 叶明生, 范湘军. 低压等离子体增强化学汽相沉积法制备立方氮化碳薄膜. 物理学报, 1998, 47(6): 1047-1051. doi: 10.7498/aps.47.1047
    [12] 程赛, 吕惠民, 石振海, 崔静雅. 碳泡沫衬底上氮化铝纳米线的生长及其光致发光特性研究. 物理学报, 2012, 61(12): 126201. doi: 10.7498/aps.61.126201
    [13] 何静婧, 刘玮, 李志国, 李博研, 韩安军, 李光旻, 张超, 张毅, 孙云. 低温生长Cu(InGa)Se2薄膜吸收层的掺钠工艺研究. 物理学报, 2012, 61(19): 198801. doi: 10.7498/aps.61.198801
    [14] 丁艳丽, 朱志立, 谷锦华, 史新伟, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄. 沉积速率对甚高频等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅薄膜生长标度行为的影响. 物理学报, 2010, 59(2): 1190-1195. doi: 10.7498/aps.59.1190
    [15] 叶超, 宁兆元, 沈明荣, 汪浩, 甘肇强, 马云秀. 低温氮化硅薄膜的介电性能研究. 物理学报, 1997, 46(6): 1199-1205. doi: 10.7498/aps.46.1199
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    [19] 戴道生, 方瑞宜, 刘尊孝, 万虹, 兰健, 饶晓雷, 纪玉平. 非晶态Sm-Fe和Sm-Co薄膜的低温磁性. 物理学报, 1986, 35(11): 1502-1510. doi: 10.7498/aps.35.1502
    [20] 戴道生, 方瑞宜, 刘尊孝, 万虹, 兰健, 纪玉平. 非晶态NdxT1-x(T=Fe,Co,Ni)薄膜的低温磁性. 物理学报, 1986, 35(4): 475-481. doi: 10.7498/aps.35.475
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-04
  • 修回日期:  2013-01-07
  • 刊出日期:  2013-06-05

等离子增强原子层沉积低温生长AlN薄膜

  • 1. 辽宁工业大学, 材料科学与工程, 锦州 121001;
  • 2. 中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室, 北京 100029
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61106060)、 中国科学院知识创新工程重大项目(批准号: Y2YF028001)、 国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA052401)、 国家教育部重点项目(批准号: 212031)和辽宁省教育厅一般项目(批准号: L2011098)资助的课题.

摘要: 采用等离子增强原子层沉积技术在单晶硅基体上成功制备了AlN晶态薄膜, 利用椭圆偏振仪、原子力显微镜、小角掠射X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、 X射线光电子能谱仪对样品的生长速率、表面形貌、晶体结构、薄膜成分进行了表征和分析, 结果表明, 采用等离子增强原子层沉积制备AlN晶态薄膜的最低温度为200 ℃, 薄膜表面平整光滑, 具有六方纤锌矿结构与(100)择优取向, Al2p与N1S的特征峰分别为74.1 eV与397.0 eV, 薄膜中Al元素与N元素以Al-N键相结合, 且成分均匀性良好.

English Abstract

参考文献 (15)

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