AlScN (Aluminium Scandium Nitride) Dünnschicht auf Saphir oder Siliziumsubstrat kann bereitgestellt werden durch PAM-XIAMEN für die Anwendung von SAW / FBAR-Filtern, optoelektronischen Geräten, Leistungsgeräten und MEMS. AlScN, ein auf III-V-Halbleitern basierendes Ferroelektrikum, ist derzeit ein vielversprechendes Halbleitermaterial, das die AlN-Material im 5G-HF-Feld. Durch Dotieren eines hohen Scandiumgehalts in Aluminiumnitrid können die piezoelektrische Leistung und der elektromechanische Kopplungskoeffizient von Hochfrequenzvorrichtungen signifikant verbessert werden. Im Folgenden finden Sie die grundlegenden Informationen der AlScN-Vorlage von uns:

1. Spezifikationen der AlScN-Vorlage

Nr. 1 Saphir-basierte AlScN-Vorlage

Nr.2 Si-basierte AlScN-Vorlage

2. Schwierigkeiten und Lösungen bei der Herstellung von stark Sc-dotierten Aluminium-Scandium-Nitrid-Filmen

Aufgrund des Einbaus einer hohen Sc-Konzentration ist die Mischentropie der ternären Nitridlegierung positiv und der Film befindet sich in einem metastabilen Zustand, was bewirkt, dass das Material selbst eine Tendenz zur Phasenzersetzung aufweist. Daher sind die Herstellungsbedingungen für hoch Sc-dotierte und hochqualitative AlScN-Filme äußerst empfindlich, was zu einem großen Problem geworden ist, das die Massenproduktion von ferroelektrischen Aluminiumscandiumnitrid-Dünnfilmen und die nachgelagerten großtechnischen Anwendungen einschränkt.

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.

Durch Erhöhung der Sc-Konzentration in der scandiumdotierten AlN-Dünnschicht geht auch die Struktur des Materials von einer reinen Wurtzit-Struktur (AlN-Struktur) zu einer geschichteten hexagonalen Struktur (ScN-metastabile Phase) über. Diese Änderung wurde durch Experimente bestätigt. Da es schwierig ist, die anfängliche Dotierungskonzentration des Phasenübergangs im tatsächlichen Betrieb zu bestimmen, ist es schwierig, die Löslichkeit von Übergangsmetallen in Legierungsmaterialien genau zu bestimmen. Die vorhandene Literatur zeigt jedoch, dass die Löslichkeit von Übergangsmetallen in AlN gering ist. Untersuchungen zur Phasenstabilität und strukturellen Eigenschaften von Scandium-dotierten AlN-Filmen zeigen, dass bei einer Scandium-dotierten Konzentration x < 56% die hexagonale Wurtzit-Struktur vorherrscht; wenn die Scandium-dotierte Konzentration x > 56% ist, ist das kubische Kristallsystem die Hauptstruktur.

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