AlScN (Aluminium Scandium Nitride) tunn film på safir- eller kiselsubstrat kan tillhandahållas av PAM-XIAMEN för tillämpning av SAW / FBAR -filter, optoelektroniska enheter, kraftenheter och MEMS. AlScN, ett III-V halvledarbaserat ferroelektriskt, är för närvarande ett lovande halvledarmaterial som kan ersätta AlN -material i 5G RF -fält. Genom att dopa högt innehåll av skandium i aluminiumnitrid kan den piezoelektriska prestandan och den elektromekaniska kopplingskoefficienten för radiofrekvensanordningar förbättras avsevärt. Följande är den grundläggande informationen om AlScN -mallen från oss:

1. Specifikationer för AlScN -mall

Nr 1 Safirbaserad AlScN-mall

Nr 2 Si-baserad AlScN-mall

2. Svårigheter och lösningar vid framställning av kraftigt sc-dopade aluminiumskandiumnitridfilmer

På grund av införlivandet av hög Sc -koncentration är blandningsentropin för den ternära nitridlegeringen positiv och filmen är i ett metastabilt tillstånd, vilket gör att själva materialet har en tendens till fasnedbrytning. Därför är beredningsförhållandena för hög Sc-dopade och högkvalitativa AlScN-filmer extremt känsliga, vilket har blivit ett stort problem som begränsar massproduktionen av ferroelektrisk aluminiumscandiumnitridfilm och nedströms storskaliga industriella tillämpningar.

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.

Genom att öka koncentrationen av Sc i den skandiumdopade AlN-tunna filmen, kommer materialets struktur också att övergå från en ren wurtzitstruktur (AlN-struktur) till en skiktad sexkantig struktur (ScN-metastabil fas). Denna förändring har bekräftats genom experiment. Eftersom det är svårt att bestämma den initiala dopningskoncentrationen av fasövergången vid faktisk drift, är det svårt att exakt bestämma lösligheten för övergångsmetaller i legeringsmaterial. Den befintliga litteraturen visar emellertid att lösligheten för övergångsmetaller i AlN är låg. Forskning om fasstabilitet och strukturella egenskaper hos skandiumdopade AlN-filmer visar att när den skandiumdopade koncentrationen x <56%är den sexkantiga wurtzitstrukturen dominerande; när den skandiumdopade koncentrationen x> 56%är det kubiska kristallsystemet huvudstrukturen.

För mer information, kontakta oss via e-post på victorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.