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En la actualidad, la deposición química de vapor organometálico (MOCVD) se considera una de las técnicas epitaxiales más utilizadas para AlN, pero siempre enfrenta problemas como ciclos de crecimiento largos, altos costos y baja selección de sustrato debido a las altas temperaturas de crecimiento. En comparación con MOCVD, la preparación de películas delgadas de monocristal de AlN mediante pulverización catódica reactiva con magnetrón, como tecnología alternativa, tiene ventajas como bajos costos de equipo y proceso, ausencia de subproductos durante el crecimiento y bajo contenido de impurezas. Sin embargo, debido a la baja movilidad inherente de los átomos de Al, el modo de crecimiento columnar de AlN durante la pulverización catódica con magnetrón puede conducir a la generación de dislocaciones y defectos.

1. Importancia del estudio de la estructura y las propiedades ópticas del AlN pulverizado con magnetrón

En los últimos años, la Universidad Mie en Japón ha propuesto un proceso que combina la pulverización catódica con magnetrón con recocido a alta temperatura para mejorar la calidad de los cristales de AlN. Sin embargo, el impacto del recocido a alta temperatura en la orientación del plano cristalino y las propiedades ópticas del AlN pulverizado con magnetrón aún no está claro. Una investigación en profundidad sobre los cambios en las propiedades estructurales y ópticas del AlN pulverizado con magnetrón sobre sustratos de zafiro con diferentes planos cristalinos después del recocido a alta temperatura ayudará a aclarar e indicar aún más la hoja de ruta para el crecimiento de materiales semiconductores de banda prohibida ultra ancha basados ​​en la tecnología de pulverización catódica con magnetrón. sentando las bases para mejorar la eficiencia de los dispositivos optoelectrónicos ultravioleta profundo.

2. Estructura yOPropiedades ópticas del AlN pulverizado con magnetrónen zafiro

Los investigadores depositaron películas delgadas de AlN sobre sustratos de zafiro con diferentes orientaciones del plano cristalino, como (0001), (10-10) y (11-20), utilizando tecnología de pulverización catódica con magnetrón, y las recocieron a 1700 ℃. Los resultados mostraron que la calidad de cristalización de las películas delgadas de AlN mejoró enormemente después del recocido a alta temperatura. Después del recocido a alta temperatura, la mitad del ancho a la mitad del máximo de la curva de balanceo de AlN (0002) depositada en el zafiro del plano c y del plano a fue tan baja como 68 y 151 segundos de arco, respectivamente, que fue varias veces menor que antes del recocido. . Además, después del recocido a alta temperatura, debido a la disminución en la densidad de defectos puntuales, el borde de la banda de absorción de la película de AlN se vuelve azul y aumenta la transmitancia ultravioleta profunda.

Fig. 1 Curvas de oscilación XRD de alta resolución con orientación AlN (0002) pulverizadas sobre sustratos de zafiro en el plano c (a) y el plano a (b) antes y después del recocido a alta temperatura (C1 y A1 son antes del recocido, y C2 y A2 son después del recocido).

La mejora de la estructura y las propiedades ópticas de la pulverización catódica con magnetrón de AlN demuestra el enorme potencial del recocido a alta temperatura para lograr AlN de alta calidad en sustratos semipolares y no polares. Esta tecnología proporciona la posibilidad de preparar dispositivos luminiscentes ultravioleta de superficie semipolar y no polar de gran tamaño y alta calidad: en dicha estructura, la intensidad de polarización espontánea se reduce significativamente, evitando así el problema de la degradación de la eficiencia del dispositivo causada por Distribución desigual de electrones y huecos en el espacio.

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