Nhôm nitrit (AlN) là một nitrit nhóm III-V được sử dụng rộng rãi với cấu trúc wurtzite lục giác trong lĩnh vực thiết bị điện tử âm thanh. Nó có băng thông trực tiếp lớn (băng thông 6,2 eV), tương thích với công nghệ CMOS và có độ dẫn nhiệt cao. Ngoài ra, màng mỏng nhôm nitrit đã đạt được sự phát triển nhanh chóng nhờ các đặc tính của chúng như tốc độ pha sóng âm bề mặt (SAW) cao và hệ số nhiệt độ vật liệu (TCD) thấp. Tuy nhiên, do những hạn chế trong việc ứng dụng màng mỏng AlN nên hệ số ghép điện cơ hiệu dụng ngang của chúng tương đối nhỏ (≈ 0,5%). Để cải thiện hệ số ghép điện cơ của nó trong khi vẫn giữ được các đặc tính tuyệt vời khác, một phương pháp hiệu quả là pha tạp nó để tạo ra các nitrua bậc ba mới, đạt được cùng với các nitrua III và kim loại chuyển tiếp khác. Scandium (Sc) là nguyên tố nhóm IIIB và thường được coi là kim loại chuyển tiếp. Sc nhìn chung tồn tại ổn định dưới dạng hợp chất ScN và có cấu trúc đá muối lập phương. Do kích thước tương tự của nguyên tử scandium và nguyên tử Al, nó có tính ổn định của kim loại chuyển tiếp và hiện đang là chủ đề nóng trong nghiên cứu các nguyên tố nhóm con.

PAM-XIAMEN có thể cung cấp vật liệu màng mỏng AlScN, thông số thêm vui lòng tham khảo:https://www.powerwaywafer.com/alscn-template.html.

1. Tác dụng củaScDđối phó vớiDkhác biệtCnồng độ trên AlNCấu trúc tinh thể

Các màng mỏng ScxAl1-xN được nghiên cứu được chế tạo trên đế sapphire bằng phương pháp phún xạ magnetron ở ba nồng độ mục tiêu hợp kim ScAl: 13%, 20% và 40%. Kết quả kiểm tra XRD được thể hiện trong Hình 1. Qua quan sát, đỉnh nhiễu xạ (002) ở mỗi nồng độ là rõ ràng, đồng thời cường độ và nửa chiều rộng ở mức tối đa một nửa cho thấy rằng nó có hướng ưu tiên trục C tốt. Khi nồng độ của các nguyên tử Sc pha tạp tăng lên, thể tích tế bào tăng lên, khoảng cách giữa các hành tinh d của tinh thể tăng lên và góc θ tại đỉnh đặc tính nhiễu xạ (002) cũng giảm theo. Khi nồng độ pha tạp Sc tăng từ 13% lên 20% thì mức tăng 2θ tại đỉnh nhiễu xạ (002) là không đáng kể vì lượng pha tạp không thay đổi nhiều. Khi tăng nồng độ từ 20% lên 40% thì 2θ tại đỉnh nhiễu xạ của (002) giảm từ 35,82° xuống 35,77°.

Khi nồng độ pha tạp của nguyên tử Sc tăng lên thì xu hướng phát triển của tế bào tinh thể cũng thay đổi. Do thể tích của nguyên tử Sc lớn hơn thể tích của nguyên tử Al nên khi Sc đi vào AlN sẽ dẫn đến trục tinh thể tăng hướng a và c. Tuy nhiên, sự phát triển của các tế bào tinh thể theo hướng trục a nhanh hơn và c/a của chúng đang giảm dần. Do các chế độ phối hợp khác nhau của w-AlN, ScN và h-ScN, khi Sc đi vào cấu trúc w-AlN, nó sẽ cạnh tranh với Al để giành được N.

Hình 1 Sơ đồ XRD của tinh thể AlN với các nồng độ Sc khác nhau

2. Nồng độ pha tạp Sc ảnh hưởng đến hiệu suất của AlN

Khi nồng độ pha tạp Sc tăng lên, sự cạnh tranh này trở nên gay gắt hơn, dẫn đến biến dạng cấu trúc, làm mềm cấu trúc và giảm c/a. Sự làm mềm tinh thể cũng làm tăng độ nhạy áp điện của nó. Tính áp điện tạo ra phản ứng áp điện rất lớn gấp 500% so với AlN khi nồng độ Sc đạt 40%.

Ngoài ra, trong các lĩnh vực nghiên cứu khác liên quan đến quang tử tích hợp, vật liệu này thể hiện hiệu suất tuyệt vời cả về tính chất quang học và nhiệt điện.

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi email tạivictorchan@powerwaywafer.com và powerwaymaterial@gmail.com.