Magnetron-sputtered AlN: A Deep Dive into Structure and Optics on Oriented Sapphire

Magnetron-sputtered AlN: A Deep Dive into Structure and Optics on Oriented Sapphire

PAM-XIAMEN kan levere AlN på Sapphire wafers, flere specifikationer kan du finde i:https://www.powerwaywafer.com/aln-single-crystal-substrate-template-4.html

På nuværende tidspunkt betragtes metalorganisk kemisk dampaflejring (MOCVD) som en af ​​de mest udbredte epitaksiale teknikker til AlN, men den står altid over for problemer som lange vækstcyklusser, høje omkostninger og lavt substratvalg på grund af høje væksttemperaturer. Sammenlignet med MOCVD har fremstillingen af ​​AlN enkeltkrystal tynde film ved reaktiv magnetronsputtering, som en alternativ teknologi, fordele såsom lave udstyrs- og procesomkostninger, ingen biprodukter under vækst og lavt indhold af urenheder. På grund af den iboende lave mobilitet af Al-atomer kan den søjleformede væksttilstand af AlN under magnetronsputtering imidlertid føre til generering af dislokationer og defekter.

1. Betydningen af ​​at studere struktur og optiske egenskaber af magnetronforstøvet AlN

I de seneste år har Mie University i Japan foreslået en proces, der kombinerer magnetronforstøvning med højtemperaturudglødning for at forbedre kvaliteten af ​​AlN-krystaller. Imidlertid er indvirkningen af ​​højtemperaturudglødning på krystalplanets orientering og optiske egenskaber af magnetronforstøvet AlN stadig uklar. Dybdegående forskning i de strukturelle og optiske egenskabsændringer af magnetronforstøvet AlN på safirsubstrater med forskellige krystalplaner efter højtemperaturudglødning vil bidrage til yderligere at tydeliggøre og indikere køreplanen for væksten af ​​halvledermaterialer med ultrabredt båndgab baseret på magnetronforstøvningsteknologi, lægger grundlaget for at forbedre effektiviteten af ​​dybe ultraviolette optoelektroniske enheder.

2. Struktur ogOptiske egenskaber af magnetronforstøvet AlNpå Sapphire

Forskere deponerede AlN tynde film på safirsubstrater med forskellige krystalplanorienteringer såsom (0001), (10-10) og (11-20) ved hjælp af magnetronforstøvningsteknologi og udglødede dem ved 1700 ℃. Resultaterne viste, at krystallisationskvaliteten af ​​AlN-tynde film blev væsentligt forbedret efter højtemperaturudglødning. Efter højtemperaturudglødning var den halve bredde ved det halve maksimum af AlN (0002) vippekurven afsat på c-plan og a-plan safir så lav som henholdsvis 68 og 151 buesekunder, hvilket var flere gange lavere end før udglødning . Derudover skifter absorptionsbåndkanten af ​​AlN-film blå, og den dybe ultraviolette transmittans øges efter højtemperaturudglødning på grund af faldet i punktdefektdensitet.

Fig. 1 Højopløsnings XRD-vippekurver af AlN (0002) orientering sputteret på safir

Fig. 1 Højopløsnings XRD-vippekurver af AlN (0002)-orientering sputteret på safirsubstrater på c-plan (a) og a-plan (b) før og efter højtemperaturudglødning (C1 og A1 er før udglødning, og C2 og A2 er efter udglødning.)

Tabel 1. AlN-båndgab-bredde beregnet ved α2 versus fotonenergikurven
Safir substrat orientering Før højtemperaturudglødning Efter højtemperaturudglødning
et fly 6.109eV 6.126eV
c-plan 6.107eV 6.114eV
r-plan 6.069eV 6.081eV

 

Forbedringen af ​​strukturen og de optiske egenskaber ved magnetronforstøvning af AlN demonstrerer det enorme potentiale ved højtemperaturudglødning for at opnå AlN af høj kvalitet på semi-polære og ikke-polære substrater. Denne teknologi giver mulighed for fremstilling af upolære og semipolære ultraviolette luminescerende enheder af høj kvalitet af høj størrelse: I en sådan struktur reduceres den spontane polarisationsintensitet betydeligt, hvorved man undgår problemet med forringelse af enhedseffektivitet forårsaget af ujævn fordeling af elektroner og huller i rummet.

For mere information, kontakt os venligst e-mail påvictorchan@powerwaywafer.com og powerwaymaterial@gmail.com.

Del dette opslag