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ALN（002）压电薄膜材料结晶性研究

ALN压电薄膜,反应磁控溅射,择优取向,沉积条件

ALN薄膜材料具有声表面波速度高，机电耦合系数大，化学稳定性好等特点，是当前高频器件发展所需的热门材料。而(002)取向的ALN薄膜有着较好的纵向压电系数，可以广泛应用于高频滤波器、声表面波传感器、换能器、压电执行器等。本文利用直流反应磁控溅射法制备了几组ALN薄膜，并利用X射线衍射仪和热场发射扫描电镜进行表征。首先探究了气体流量、溅射功率以及氩氮比对薄膜结晶质量的影响，研究结果表明，当气体流量为24sccm,溅射功率为270W，氩氮比为1:1时，ALN薄膜表面致密、均匀，截面呈柱状结构，（002）取向衍射峰最强。接着在此沉积条件下，制备了厚度为2.0μm，3.1μm和4.0μm的ALN薄膜，探究薄膜厚度对（002）取向衍射峰的影响，结果表明，当薄膜厚度从2.0μm增加到3.1μm，ALN薄膜（002）取向的结晶性得到提升，（002）取向衍射峰得到增强，而当厚度增加到4.0μm时，ALN薄膜（100）取向反而占优，抑制了（002）取向的生长。综上，在气体流量为24sccm,溅射功率为270W，氩氮比为1:1，膜厚为3.1μm的条件下ALN薄膜的(002)生长取向达到最佳。