通过高功率冲动磁铁子喷射加上击,实现高热导电性的1微米AlN沉积
Ping-Che Lee1, Aaron J McLeod2, Mingeun Choi3
1Materials Science and Engineering Program, University of California, San Diego, La Jolla, California 92093, United States.
ACS applied materials & interfaces
|May 13, 2024
概括
高功率冲动磁铁喷射 (HiPIMS) 加上将优化化 (AlN) 薄膜沉积. 一个25V的正偏差增强了表面扩散和薄膜质量,实现了高沉积率和热导率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 薄膜沉积的情况
- 等离子体物理学的物理学
背景情况:
- 高功率冲动磁铁喷射 (HiPIMS) 加是一种先进的物理蒸汽沉积技术.
- 化物沉积,特别是AlN,面临着诸如低表面扩散和离子损伤等挑战.
- 精确控制离子能量对于高质量的薄膜生长至关重要.
研究的目的:
- 系统地研究和优化AlN沉积的HiPIMS加过程参数.
- 为了确定优质AlN片的理想正偏差电压.
- 评估优化参数对薄膜特性 (如沉积速率,表面光滑性和导热性) 的影响.
主要方法:
- 利用了高功率的冲动磁铁喷射 (HiPIMS) 与双极电压脉冲 (偏差).
- 进行了系统的参数变化,专注于优化主负脉冲和正偏差.
- 使用X射线衍射 (XRD),传输电子显微镜 (TEM) 和导热度测量,对沉积的AlN薄膜进行了表征.
主要成果:
- 在特定的脉冲条件下,确定了25V作为在特定脉冲条件下AlN沉积的最佳正偏差.
- 在超光滑表面 (rms粗度=0.5nm) 实现了25nm/min的高速沉积.
- 沉积了一个高度定向的,单一纹理的1微米AlN薄膜 (7.4°摇动曲线) 具有很好的导热性 (121 W/m·K).
结论:
- 优化的HiPIMS加,具有25V的正偏差,可实现高质量的AlN薄膜沉积.
- 最佳的电压增强了表面扩散,而不会对AlN颗粒造成显著的离子损伤.
- 这种技术为具有优越热性质的高性能AlN薄膜提供了有前途的途径.
