يمكن لـ PAM-XIAMEN توفير أغشية AlN الرقيقة، يرجى الاطلاع على المواصفات الإضافيةhttps://www.powerwaywafer.com/2-inch-aluminum-nitride-aln-template-on-sapphire.html.

1. الخلفية البحثية للواجهات غير المتماسكة

لقد اجتذبت واجهات المواد الوظيفية الكثير من الاهتمام نظرًا لما تعرضه في كثير من الأحيان من ظواهر وخصائص فيزيائية وكيميائية جديدة تختلف عن المواد السائبة. على سبيل المثال، تم اكتشاف غاز الإلكترون ثنائي الأبعاد، والموصلية الفائقة للواجهة، وتلألؤ الواجهة، ومغناطيسية الواجهة في الواجهات المادية. عادةً ما تُعزى هذه الظواهر والخصائص البينية المثيرة للاهتمام إلى التفاعلات الفيزيائية والكيميائية القوية في السطح البيني، لذلك تحدث غالبًا في واجهات متماسكة وشبه متماسكة.

من الواجهة المتماسكة إلى الواجهة شبه المتماسكة، ثم إلى الواجهة غير المتماسكة، يستمر عدم تطابق الشبكة في الواجهة في الزيادة، مما يؤدي إلى آليات مختلفة لضبط عدم تطابق الشبكة وهياكل الواجهة في الواجهة المادية. عدم تطابق الشبكة للواجهة المتماسكة صغير، ويتم تعديل عدم تطابق الواجهة عن طريق التشوه المرن لشبكتين متجاورتين، مما يشكل بنية واجهة متطابقة تمامًا بين الذرات الموجودة على الواجهة؛ يكون عدم تطابق الشبكة في الواجهة شبه المتماسكة معتدلاً، ويتم تعويضه عن طريق تكوين ترتيب دوري لاختلالات عدم تطابق الواجهة. يعد عدم تطابق الشبكة في الواجهات غير المتماسكة كبيرًا جدًا، وستحتفظ البلورات المتجاورة على جانبي الواجهة بشبكتها الأصلية ويتم تكديسها معًا بشكل صارم، مما يجعل من الصعب تشكيل اختلالات عدم تطابق الواجهة. على الرغم من أن الواجهات غير المتماسكة أكثر شيوعًا من النوعين الآخرين من الواجهات، نظرًا لضعف مطابقة الشبكة وضعف قوة ربط الواجهة، فإن التفاعل على الواجهة ضعيف جدًا. لذلك، نادرًا ما تظهر الواجهات غير المتماسكة ظواهر وخصائص واجهة فريدة، مما يحد بشكل كبير من البحث وتطبيق الواجهات غير المتماسكة.

2. البحث عن InterfacePهينومينا وPcom.ropertiesمن AlN/Al2O3فيمتماسكInterface

من أجل استكشاف ظواهر وخصائص الواجهة الجديدة على الواجهات غير المتماسكة، أجرى فريق بحث بحثًا منهجيًا حول الهياكل الذرية والإلكترونية وتفاعلات الواجهة في الواجهات غير المتماسكة. لقد وجد أن هناك تفاعلات واجهة قوية غير عادية على السطح البيني غير المتماسك لـ AlN/Al2O3 (0001) مع عدم تطابق كبير في الشبكة (~ 12%). ينظم تفاعل الواجهة القوي بشكل كبير البنية الذرية والإلكترونية وخصائص الانارة لواجهة AlN / Al2O3. تشير نتائج البحث الخاصة بتوصيف البنية المجهرية للمجهر الإلكتروني للإرسال إلى أن شبكات خلع الواجهة غير المتطابقة وأخطاء التراص تتشكل على السطح البيني غير المتماسك لـ AlN/Al2O3، وهو أمر نادر في الواجهات غير المتماسكة الأخرى.

الشكل 1: التركيب المجهري لواجهة AlN/Al2O3 (0001) غير المتماسكة. (أ، ب) صور المجال الساطع المجهري للإرسال وأنماط حيود الإلكترون المختارة للعينات المستعرضة. أدى النمو الفوقي للأغشية الرقيقة AlN على الركيزة Al2O3 إلى تباين غير متساو بين الضوء والظلام عند الواجهة، مما يشير إلى وجود تركيز الإجهاد في الواجهة. ( ج ، د ) صور المجال الساطع المجهري للإرسال وأنماط حيود الإلكترون المختارة للعينات المستوية. يتم تشكيل شبكة خلع غير متطابقة على الواجهة.

تُظهِر الطبقة الذرية التي تم حلها طيف فقدان طاقة إلكترون التكافؤ أن فجوة النطاق عند السطح البيني غير المتماسك لـ AlN/Al2O3 تقل إلى ~ 3.9 فولت، وهي أصغر بكثير من فجوة نطاق المواد السائبة AlN وAl2O3 (5.4 فولت و8.0 فولت، على التوالي). تشير حسابات المبادئ الأولى إلى أن الانخفاض في فجوة النطاق عند السطح البيني يرجع بشكل أساسي إلى تكوين رباعي السطوح AlN3O المشوه وAlN3O3 الثماني السطوح في السطح البيني، مما يؤدي إلى التنافس بين روابط Al-N وAl-O وزيادة في طول الرابطة.

الشكل 2: الهياكل الذرية والإلكترونية لواجهة AlN/Al2O3 بدون أخطاء التراص. (أ، ب) مسح المجهر الإلكتروني للإرسال صور HAADF وABF. يرتبط السطح الذري Al لـ AlN مباشرة بالسطح الذري O لـ Al2O3 عند الواجهة. يتم تكديس شبكة AlN وAl2O3 بشكل صارم، مع 8 أسطح ذرية AlN تطابق 9 أسطح ذرية Al2O3. تحدث إعادة البناء الذري وتقسيم الأعمدة الذرية عند الواجهة (المشار إليها بالسهم الأحمر). (ج) تحل الطبقة الذرية طيف فقدان طاقة الإلكترون. انخفضت فجوة النطاق في الواجهة إلى 3.9 فولت تقريبًا، وهي أصغر بكثير من تلك الموجودة في المواد السائبة AlN وAl2O3.

الشكل 3: الهياكل الذرية والإلكترونية لمناطق خطأ الواجهة AlN/Al2O3. (أ، ب) مسح المجهر الإلكتروني للإرسال صور HAADF وABF. يتم تشكيل خطأ تكديس الواجهة على جانب Al2O3، لكنه لا يغير مطابقة الشبكة للمواد على جانبي الواجهة. لا تزال الواجهة تحتوي على 8 وجوه ذرية AlN تطابق 9 وجوه ذرية Al2O3. (ج) تحل الطبقة الذرية طيف فقدان طاقة الإلكترون. انخفضت فجوة النطاق في الواجهة إلى ~ 3.9 فولت، وهي أصغر بكثير من تلك الموجودة في المواد السائبة AlN وAl2O3.

الشكل 4. حسابات المبادئ الأولى للهياكل الذرية والإلكترونية في واجهة AlN/Al2O3. (أ) النموذج الذري بدون أخطاء التراص، والكثافة الإلكترونية للحالات، وكثافة الشحنة التفاضلية لذرات آل. النموذج الذري لمنطقة صدع التراص (ac)، والكثافة الإلكترونية للحالات، وكثافة الشحنة التفاضلية لذرات Al. تبلغ فجوات النطاق في منطقة خطأ عدم التراص ومنطقة خطأ التراص 3.3 فولت و3.4 فولت على التوالي. قوة الترابط في الواجهة عالية، وتشكل AlN3O رباعي السطوح مشوهًا وAlN3O3 ثماني السطوح، مع وجود منافسة بين روابط Al-N وAl-O.

يوضح التحليل الطيفي مضان الكاثود أن الواجهة غير المتماسكة لها خصائص تلألؤ للواجهة، والتي يمكن أن تنبعث منها ضوء فوق بنفسجي بطول موجة يبلغ 320 نانومتر، وكثافة التلألؤ أعلى بكثير من التلألؤ الجوهري لأغشية AlN الرقيقة. تشير هذه الدراسة إلى أن الواجهات غير المتماسكة ذات عدم التطابق الكبير في الشبكة يمكن أن تظهر تفاعلات واجهة قوية وخصائص واجهة فريدة، مما يؤدي إلى تعميق وتوسيع فهم الأشخاص للواجهات غير المتماسكة. يمكن أن يوفر مرجعًا وتوجيهًا لتطوير مواد وأجهزة متغايرة متقدمة تعتمد على واجهات غير متماسكة.

الشكل 5: قياس الفلورة الكاثودية في واجهة AlN/Al2O3. (أ) مسح الصور الإلكترونية الثانوية بالمجهر الإلكتروني، (ب) أطياف الفلورة الكاثودية، (ج، د) خرائط توزيع الفلورة الكاثودية المقاسة بالليزر 210 نانومتر و320 نانومتر. يأتي الإثارة الضوئية بطول 210 نانومتر من أغشية AlN الرقيقة، ويأتي الإثارة الضوئية بطول 320 نانومتر من الواجهات. كثافة التلألؤ في الواجهة أعلى بكثير من التلألؤ الداخلي للأغشية الرقيقة AlN.

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