يمكن توفير طبقة رقيقة AlScN (نيتريد الألمنيوم الإسكندنافي) على الياقوت أو الركيزة السيليكونية بواسطة PAM-شيامن لتطبيق فلاتر SAW / FBAR والأجهزة الإلكترونية الضوئية وأجهزة الطاقة والنظم الكهروميكانيكية الصغرى. AlScN ، من نوع III-V من أشباه الموصلات الكهروضوئية ، هو مادة واعدة من أشباه الموصلات في الوقت الحالي ، والتي يمكن أن تحل محل مادة AlN في مجال 5G RF. من خلال تناول نسبة عالية من سكانديوم في نيتريد الألومنيوم ، يمكن تحسين الأداء الكهرضغطية ومعامل الاقتران الكهروميكانيكي لأجهزة التردد الراديوي بشكل كبير. فيما يلي المعلومات الأساسية عن نموذج AlScN منا:

1. مواصفات قالب AlScN

رقم 1 نموذج AlScN القائم على الياقوت

رقم 2 قالب AlScN المستند إلى Si

2. الصعوبات والحلول في تحضير أفلام نيتريد سكانديوم الألمنيوم المشبعة بكثافة

نظرًا لدمج تركيز عالٍ من SC ، فإن إنتروبيا الخلط لسبائك النيتريد الثلاثية تكون موجبة ، والفيلم في حالة مستقرة ، مما يجعل المادة نفسها تميل إلى تحلل الطور. لذلك ، فإن ظروف التحضير لأفلام AlScN عالية الجودة وعالية الجودة شديدة الحساسية ، والتي أصبحت مشكلة كبيرة تقيد الإنتاج الضخم للفيلم الرقيق من نيتريد سكانديوم الألمنيوم الفيروكهربائي والتطبيقات الصناعية واسعة النطاق.

Because Sc, Al, and N do not have solid solubility in thermal equilibrium, it is difficult to prepare Sc-Al or Sc-Al-N alloy targets. In the previous studies, most of the schemes used dual-target sputtering systems to prepare AlScN films. This scheme cannot prepare a thin film with uniform Sc concentration and uniform performance. With the increasing maturity of AlSc alloy target preparation technology, Sc-Al alloy ingots can basically meet the needs of various target materials. Therefore, the magnetron sputtering technology of alloy targets is used to prepare AlScN thin films. In 2010, Japan’s Akiyama et al used Sc0.42Al0.58 alloy targets to successfully fabricate Sc0.38Al0.62N films with a piezoelectric coefficient of 19 pC/N, which were combined with the Sc0.38Al0.62N films prepared by the double co-sputtering method. The piezoelectric constants are basically the same, which confirms the feasibility of AlSc alloy targets for preparing high-voltage electrical ScxAl1-xN films. At the same time, it is proposed that AlSc alloy targets are effective targets for keeping the concentration of scandium in ScxAl1-xN films constant. In 2017, Chiba University in Japan used an AlSc alloy target to grow a Sc0.32Al0.68N film, and successfully fabricated a SAW device with an electromechanical coupling coefficient greater than 2.5% based on the film material. In 2020, the University of Pennsylvania in the United States successfully fabricated a 1.5GHz SAW device with an electromechanical coupling coefficient as high as 4.78% based on the Si-based Al0.68Sc0.32N film.

زيادة تركيز Sc في الفيلم الرقيق AlN المخدر scandium ، سوف ينتقل هيكل المادة أيضًا من هيكل wurtzite النقي (هيكل AlN) إلى بنية سداسية الطبقات (مرحلة ScN القابلة للاستقرار). تم تأكيد هذا التغيير من خلال التجارب. نظرًا لأنه من الصعب تحديد تركيز المنشطات الأولي لانتقال الطور في التشغيل الفعلي ، فمن الصعب تحديد قابلية ذوبان المعادن الانتقالية في مواد السبائك بدقة. ومع ذلك ، تُظهر الأدبيات الحالية أن قابلية ذوبان المعادن الانتقالية في AlN منخفضة. تظهر الأبحاث التي أجريت على استقرار الطور والخصائص الهيكلية لأفلام AlN المخدرة بالأسكانديوم أنه عندما يكون تركيز سكانديوم مخدر x <56٪ ، يكون هيكل wurtzite السداسي هو المسيطر ؛ عندما يكون تركيز سكانديوم مخدر x> 56٪ ، فإن النظام البلوري المكعب هو الهيكل الرئيسي.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكتروني على victorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.