PAM-XIAMEN có thể cung cấp màng mỏng AlN, thông số kỹ thuật bổ sung vui lòng xemhttps://www.powerwaywafer.com/2-inch-aluminum-nitride-aln-template-on-sapphire.html.
1. Bối cảnh nghiên cứu về giao diện không mạch lạc
Các giao diện vật liệu chức năng đã thu hút nhiều sự chú ý do chúng thường thể hiện các hiện tượng và tính chất vật lý và hóa học mới khác với vật liệu khối. Ví dụ, khí điện tử hai chiều, tính siêu dẫn ở bề mặt, sự phát quang ở bề mặt và từ tính ở bề mặt đã được phát hiện ở các bề mặt vật liệu. Những hiện tượng và tính chất giao diện thú vị này thường được cho là do các tương tác vật lý và hóa học mạnh mẽ tại giao diện, vì vậy chúng chủ yếu xảy ra ở các giao diện kết hợp và bán kết hợp.
Từ giao diện mạch lạc đến giao diện bán kết hợp, rồi đến giao diện không mạch lạc, sự không khớp mạng ở giao diện tiếp tục tăng lên, dẫn đến các cơ chế điều chỉnh không khớp mạng khác nhau và cấu trúc giao diện ở giao diện vật liệu. Sự không khớp mạng của giao diện kết hợp là nhỏ và sự không khớp giao diện được điều chỉnh bởi sự biến dạng đàn hồi của hai mạng liền kề, tạo thành cấu trúc giao diện khớp hoàn hảo giữa các nguyên tử trên giao diện; Sự không khớp mạng ở giao diện bán kết hợp ở mức vừa phải, được bù đắp bằng sự hình thành sự sắp xếp định kỳ của các sai lệch giao diện không khớp. Sự không khớp mạng ở các giao diện không mạch lạc là rất lớn và các tinh thể liền kề ở cả hai phía của giao diện sẽ duy trì mạng tinh thể ban đầu của chúng và được xếp chồng lên nhau một cách cứng nhắc, gây khó khăn cho việc hình thành các sai lệch giao diện không khớp. Mặc dù các giao diện không mạch lạc phổ biến hơn hai loại giao diện còn lại, nhưng do khả năng kết hợp mạng kém và cường độ liên kết giao diện yếu nên tương tác trên giao diện rất yếu. Do đó, các giao diện không mạch lạc hiếm khi thể hiện các hiện tượng và thuộc tính giao diện độc đáo, điều này hạn chế rất nhiều việc nghiên cứu và ứng dụng các giao diện không mạch lạc.
2. Nghiên cứu về tôigiao diệnPhiện tượng vàPtài sảncủa AlN/Al2O3Trongmạch lạcIgiao diện
Để khám phá các hiện tượng và tính chất giao diện mới trên các giao diện không mạch lạc, một nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu có hệ thống về cấu trúc nguyên tử và điện tử cũng như các tương tác giao diện tại các giao diện không mạch lạc. Người ta đã phát hiện ra rằng có những tương tác giao diện mạnh bất thường trên giao diện không mạch lạc của AlN/Al2O3 (0001) với sự không khớp mạng lớn (~12%). Tương tác giao diện mạnh điều chỉnh đáng kể cấu trúc nguyên tử và điện tử cũng như tính chất phát quang của giao diện AlN/Al2O3. Kết quả nghiên cứu mô tả đặc tính cấu trúc vi mô của kính hiển vi điện tử truyền qua chỉ ra rằng các mạng lệch vị trí giao diện không khớp và lỗi xếp chồng được hình thành trên giao diện không mạch lạc của AlN/Al2O3, điều này hiếm thấy trên các giao diện không mạch lạc khác.
Hình 1 Cấu trúc hiển vi của giao diện không mạch lạc AlN/Al2O3 (0001). ( a, b ) Hình ảnh trường sáng của kính hiển vi điện tử truyền qua và các mẫu nhiễu xạ electron khu vực được chọn của các mẫu cắt ngang. Sự tăng trưởng epiticular của màng mỏng AlN trên đế Al2O3 dẫn đến độ tương phản không đồng đều giữa sáng và tối tại bề mặt phân cách, cho thấy sự hiện diện của nồng độ ứng suất tại bề mặt phân cách. (c, d) Hình ảnh trường sáng của kính hiển vi điện tử truyền qua và các mẫu nhiễu xạ electron vùng được chọn của các mẫu phẳng. Một mạng lưới định vị không khớp giao diện được hình thành trên giao diện.
Phổ tổn thất năng lượng điện tử hóa trị phân giải lớp nguyên tử cho thấy khe dải ở giao diện không mạch lạc của AlN/Al2O3 giảm xuống ~3,9 eV, nhỏ hơn đáng kể so với khe dải của vật liệu khối AlN và Al2O3 (lần lượt là 5,4 eV và 8,0 eV). Các tính toán nguyên tắc đầu tiên chỉ ra rằng việc giảm dải thông tại bề mặt phân cách chủ yếu là do sự hình thành các tứ diện AlN3O và bát diện AlN3O3 bị biến dạng tại bề mặt phân cách, dẫn đến sự cạnh tranh giữa các liên kết Al-N và Al-O và tăng độ dài liên kết.
Hình 2 Cấu trúc nguyên tử và điện tử của giao diện AlN/Al2O3 không có lỗi xếp chồng. (a, b) Kính hiển vi điện tử truyền qua quét hình ảnh HAADF và ABF. Bề mặt nguyên tử Al của AlN được liên kết trực tiếp với bề mặt nguyên tử O của Al2O3 tại bề mặt phân cách. Mạng tinh thể AlN và Al2O3 được xếp chồng lên nhau một cách cứng nhắc, với 8 bề mặt nguyên tử AlN khớp với 9 bề mặt nguyên tử Al2O3. Sự tái cấu trúc nguyên tử và sự phân tách các cột nguyên tử Al xảy ra ở bề mặt phân cách (được biểu thị bằng mũi tên màu đỏ). ( c ) Lớp nguyên tử giải quyết phổ mất năng lượng điện tử hóa trị. Khoảng cách vùng tiếp xúc giảm xuống ~3,9 eV, nhỏ hơn đáng kể so với vùng cấm của vật liệu khối AlN và Al2O3.
Hình 3 Cấu trúc nguyên tử và điện tử của các vùng đứt gãy giao diện AlN/Al2O3. (a, b) Kính hiển vi điện tử truyền qua quét hình ảnh HAADF và ABF. Lỗi xếp chồng giao diện được hình thành ở phía Al2O3, nhưng nó không làm thay đổi sự kết hợp mạng tinh thể của vật liệu ở cả hai phía của giao diện. Giao diện vẫn có 8 mặt nguyên tử AlN khớp với 9 mặt nguyên tử Al2O3. ( c ) Lớp nguyên tử giải quyết phổ mất năng lượng điện tử hóa trị. Khoảng cách vùng tiếp xúc giảm xuống ~3,9 eV, nhỏ hơn đáng kể so với vùng cấm của vật liệu khối AlN và Al2O3.
Hình 4 Các nguyên tắc tính toán đầu tiên của cấu trúc nguyên tử và điện tử ở bề mặt phân cách AlN/Al2O3. (ac) Mô hình nguyên tử không có lỗi xếp chồng, mật độ điện tử của các trạng thái và mật độ điện tích chênh lệch của các nguyên tử Al. Mô hình nguyên tử của vùng đứt gãy xếp chồng (ac), mật độ điện tử của các trạng thái và mật độ điện tích chênh lệch của các nguyên tử Al. Khoảng cách dải trong vùng đứt gãy không xếp chồng và vùng đứt gãy xếp chồng lần lượt là 3,3 eV và 3,4 eV. Độ bền liên kết tại bề mặt phân cách cao, tạo thành các khối tứ diện AlN3O và bát diện AlN3O3 bị biến dạng, có sự cạnh tranh giữa các liên kết Al-N và Al-O.
Phân tích quang phổ huỳnh quang catốt cho thấy giao diện không kết hợp có đặc tính phát quang giao diện, có thể phát ra tia cực tím có bước sóng 320nm và cường độ phát quang cao hơn nhiều so với cường độ phát quang nội tại của màng mỏng AlN. Nghiên cứu này chỉ ra rằng các giao diện không mạch lạc với sự không khớp mạng lớn có thể thể hiện các tương tác giao diện mạnh mẽ và các thuộc tính giao diện độc đáo, giúp đào sâu và mở rộng hiểu biết của mọi người về các giao diện không mạch lạc. Nó có thể cung cấp tài liệu tham khảo và hướng dẫn để phát triển các vật liệu và thiết bị dị thể tiên tiến dựa trên các giao diện không mạch lạc.
Hình 5 Đo huỳnh quang catốt ở bề mặt phân cách AlN/Al2O3. (a) Kính hiển vi điện tử quét hình ảnh điện tử thứ cấp, (b) quang phổ huỳnh quang catốt, (c, d) bản đồ phân bố huỳnh quang catốt được đo bằng laser 210 nm và 320 nm. Sự kích thích ánh sáng 210nm đến từ màng mỏng AlN và sự kích thích ánh sáng 320nm đến từ các giao diện. Cường độ phát quang giao diện cao hơn đáng kể so với cường độ phát quang nội tại của màng mỏng AlN.
Để biết thêm thông tin, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi email tạivictorchan@powerwaywafer.com và powerwaymaterial@gmail.com.