直流磁控溅射法制备c轴AIN薄膜的红外与喇曼光谱研究

氮化铝薄膜的红外吸收光谱和喇曼光谱的研究是一篇深入探讨了使用直流平面磁控溅射法制备c轴高度择优取向的氮化铝(AIN)薄膜的光学性质的文章。作者刘付德和梁子甫来自西安交通大学和电子科技大学无线电技术系，他们通过细致的实验方法进行研究。 首先，文章指出薄膜的制备过程中，采用了高纯度的铝作为靶材和高纯氯气作为溅射和反应气体，通过控制背景气压在10^-6 Torr的低水平，实现了在硅片上低温生长AIN薄膜。俄歇谱分析结果证实了薄膜的高纯度，这对于保证薄膜的性能至关重要。 红外吸收光谱分析揭示了薄膜中晶体振动的特征，纵向和横向模的频率分别为2.5×10^13 Hz和1.8×10^13 Hz，这些数据提供了关于材料微观结构的重要信息。红外吸收光谱对于理解材料的振动模式以及可能的缺陷或杂质贡献非常有用。 接着，文章通过喇曼光谱对AIN薄膜的光学声子频率进行了测量，得到的数值为297、512、607、656、832 cm^-1。通过与已知的纤锌矿结构二元化合物的声子频率模式进行比较，研究人员得以确定AIN的光学声子模式，这对于理解AIN的独特光学性质和潜在的应用有重要意义。 更为深入的分析表明，氮化铝晶体的特点在于静电力的作用大于原子间的各向异性力，这意味着其光学性质在不同方向上表现出一致性。此外，文中还提及声子的最高频率与r^(-3/2)N^(-1/2)成正比，这一发现可能有助于解释AIN在特定条件下表现出的优异光学性能。 文章最后强调，尽管AIN在紫外光器件和微波声换能器领域具有巨大潜力，但对其物理性质的研究相对较少，尤其是在红外吸收谱和喇曼光谱方面的研究。本文的成果填补了这一空白，为深入理解和利用氮化铝薄膜的光学性能提供了重要的科学依据。 该研究不仅提供了对氮化铝薄膜生长过程的详细描述，而且通过红外吸收光谱和喇曼光谱的结合，揭示了其独特的光学声子特性，为优化此类材料的设计和应用奠定了基础。