利用反应式同步 HiPIMS 改善斜角沉积 AlN 薄膜的结晶度与织构
材料科学
2023-01-27 v1
摘要
许多技术需要高度取向且具织构的功能薄膜。最常见的合成方法采用轴上溅射几何结构。然而在某些情况下，轴上溅射不可行。在电离物理气相沉积（PVD）中，与传统 PVD 不同，成膜物质可利用衬底偏压电势加速到达生长中的薄膜。这增加了吸附原子迁移率，但也使离子轨迹偏向衬底，从而增强生长薄膜的织构。然而，薄膜中潜在的气体离子掺入限制了此类方法用于沉积缺陷敏感材料的可行性。本工作中，我们报道了通过反应式金属离子同步 HiPIMS 实现的斜角沉积高度 c 轴取向 AlN (0002) 薄膜。研究了磁配置、离子动能和衬底偏压等关键沉积参数的影响。与使用 DCMS 沉积的薄膜相比，采用 HiPIMS 沉积的薄膜表现出更显著的织构与取向。我们发现，将 HiPIMS 沉积与 -30 V 的适中衬底偏压结合，足以显著改善薄膜的结晶质量与织构。为减少工艺气体掺入和点缺陷形成，负衬底偏压电势与每个 HiPIMS 脉冲的富 Al 段同步。这降低了 Ar 离子掺入并改善了结构特性。薄膜还显示出晶粒的均匀极化，使该合成路线适用于压电应用。尽管薄膜中的压应力仍然较高，但结果表明，同步 HiPIMS 在斜角沉积条件下——即使采用低衬底偏压电势——也能产生有前景的结果。
引用
@article{arxiv.2301.11183,
title = {Improving the crystallinity and texture of oblique-angle-deposited AlN thin films using reactive synchronized HiPIMS},
author = {Jyotish Patidar and Amit Sharma and Siarhei Zhuk and Giacomo Lorenzin and Claudia Cancellieri and Martin F. Sarott and Morgan Trassin and Kerstin Thorwarth and Johann Michler and Sebastian Siol},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.11183},
year = {2023}
}