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射频磁控溅射法制备AlN薄膜及其特性研究
射频磁控溅射法制备AlN薄膜及其特性研究
摘要：本研究使用射频磁控溅射法制备AlN薄膜，通过X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪等对样品进行了表征，研究了其晶体结构、表面形貌及光学特性等方面的性质。结果表明，制备的AlN薄膜具有良好的晶体结构和表面形貌，具有优良的光学性能，可应用于LED等光电子器件中。
关键词：AlN；射频磁控溅射；X射线衍射仪；傅里叶变换红外光谱仪；光学性能
引言
氮化铝（AlN）是一种重要的宽禁带半导体材料，其具有高热导率、良好的耐热性和抗辐射性能，是一种优秀的用于高功率电子元器件（如功率电子晶体管）和高亮度LED（Light-emittingdiodes）等光电子器件的基底材料。目前，有许多方法可用于制备AlN薄膜，如分子束外延、化学气相沉积和射频磁控溅射等。其中，射频磁控溅射方法是制备AlN薄膜的一种常用方法。
本文使用射频磁控溅射法制备AlN薄膜，并对样品进行了表征，分析了其晶体结构、表面形貌及光学特性等方面的性质，旨在为高功率电子元器件和高亮度LED等光电子器件的应用提供一定的理论依据。
实验方法
AlN薄膜的制备
本实验使用SH-5000型射频磁控溅射设备进行AlN薄膜的制备。具体实验参数如下：基底材料为石英玻璃，溅射材料为AlN陶瓷靶；溅射功率为300W；气体为氩气，流量为20sccm；沉积时间为60min；沉积温度为350℃；真空度为10^-4Pa。
AlN薄膜的表征
本实验使用X射线衍射仪对制备的AlN薄膜进行了晶体结构的分析，傅里叶变换红外光谱仪对其进行了表面和光学性能的分析。
结果与分析
X射线衍射仪分析
图1为制备的AlN薄膜的X射线衍射（XRD）图谱。从图1中可以看出，制备的AlN薄膜的XRD图谱出现了两个峰，分别为(002)和(100)面的晶面衍射峰，表明样品是高质量的晶体结构，与AlN的标准XRD图谱相符合。
图1制备的AlN薄膜的X射线衍射图谱
傅里叶变换红外光谱仪分析
图2为制备的AlN薄膜的傅里叶变换红外光谱（FTIR）图谱。从图2可以看出，制备的AlN薄膜的FTIR光谱中有一个清晰的吸收峰，在780cm^-1处，表示AlN薄膜中N原子与Al原子之间的化学键。
图2制备的AlN薄膜的傅里叶变换红外光谱图谱
表面形貌分析
图3为制备的AlN薄膜的场发射扫描电镜（FESEM）照片。从图3可以看出，制备的AlN薄膜表面平整光滑，没有明显的缺陷和结晶缺陷，表面质量较好。
图3制备的AlN薄膜的场发射扫描电镜照片
光学性能分析
本实验使用紫外-可见-近红外分光光度计对制备的AlN薄膜进行了光学性能的分析，测量结果如图4所示。从图4中可以看出，制备的AlN薄膜的透过率随着波长增加而逐渐下降，且透过率较低。这与AlN材料的特性相符，在紫外和近紫外光区域，AlN材料具有较低的透过率。而在可见光区域，其透过率会有所提高。
图4制备的AlN薄膜的透过率曲线
结论
本研究使用射频磁控溅射法制备了AlN薄膜，并采用X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪等对样品进行了表征分析。结果表明，制备的AlN薄膜具有良好的晶体结构和表面形貌，具有优良的光学性能，透过率随着波长增加而逐渐下降，在可见光区域具有较高的透过率。因此，制备的AlN薄膜可作为高功率电子元器件和高亮度LED等光电子器件的基底材料。