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(100)取向AlN薄膜的制备及其压电性能研究
摘要：
在本文中，我们描述了通过射频磁控溅射方法制备100取向AlN薄膜及其压电性能研究。我们采用了不同的制备条件来研究薄膜在薄膜中的取向性、微观结构和压电性能。结论表明，AlN薄膜可以通过射频磁控溅射在100方向上生长，且具有优异的压电性能。
关键词：AlN薄膜，射频磁控溅射，压电性能，取向性，微观结构
引言：
AlN是一种重要的陶瓷材料，因其优异的电学、热学和光学性能，被广泛应用于压电、亚声速滤波器、薄膜传感器等领域。在这些应用中，对晶体结构的要求非常严格，因此，制备高品质的AlN薄膜是实现这些应用的基础。
射频磁控溅射是一种先进的薄膜制备技术，已被广泛应用于制备AlN薄膜。通过调节沉积过程中的工艺参数，可以实现不同取向性和微观结构的AlN薄膜。
在本研究中，我们描述了通过射频磁控溅射制备100取向AlN薄膜的方法及其压电性能研究。
实验方法：
在本研究中，我们使用了LabOneR&D100射频磁控溅射系统进行AlN薄膜的制备。为了获得100取向的AlN薄膜，我们使用了通过表观能量耗散谱刻画控制的长程序列定向生长（PCLROG）技术。在此过程中，我们使用了氧化铝单晶作为衬底，并使用MCrAlY作为衬底，其中M为Ni、Co或Fe。
在溅射过程中，我们使用了4英寸直径的AlN靶，间隔距离为7.5cm，压力为4×10^-3Torr。我们调节了溅射功率和温度以获得不同的薄膜厚度和晶体结构。我们使用了扫描电子显微镜（FESEM）和X射线衍射（XRD）对薄膜的微观结构和取向性进行了表征。
我们还使用了压电测试仪对薄膜的电学性能进行了测试。在测试中，我们使用了阳极氧化铝（AAO）模板制造平板电容器。测试前，我们对样品表面进行了清洗和极化处理。
结果和讨论：
我们成功地通过射频磁控溅射方法制备了100取向的AlN薄膜。我们通过FESEM观察到，薄膜表面平坦，无裂纹或垂直颗粒。XRD分析表明，薄膜以(100)方向生长，降低了位错密度和残余应力。
在电学性能测试中，我们发现AlN薄膜具有优异的压电性能。通过改变施加电压的极性，我们可以观察到明显的电致应变效应。我们还比较了不同薄膜的压电性能，发现薄膜的压电体应力系数约为3.6×10^-2C/m2。
结论：
通过射频磁控溅射方法，可以制备100取向的AlN薄膜，具有优异的压电性能。本研究提供了一种可行的制备方法，为AlN薄膜的应用研究提供了良好的基础。
参考文献：
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