研究了基于氮化铝(AlN)薄膜的压电式风致振动微机电系统(MEMS)能量采集单元的制备工艺。采用脉冲直流磁控溅射的方法制备了具有(002)择优取向的AlN压电薄膜,并通过X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)表征了AlN薄膜的性能。测试结果表明：种子层材料、气体流量比和衬底温度等对AlN薄膜晶体取向及薄膜性能有重要影响。制备的具有(002)择优取向的AlN薄膜的衍射强度达到105count, 半高宽为2.7°。对硅基AlN风致振动MEMS能量采集单元加工工艺流程进行优化，制备出了风致振动能量采集系统原理样机。风洞实验表明，在15.9 m/s的风载荷作用下，MEMS能量采集单元的最大输出功率为1.6 μW。该工艺亦可用于其他硅基AlN薄膜MEMS器件的制备。

采用反应磁控溅射法在不同工作气压(0.5～2.0 Pa)下沉积了一系列氮化铝(AlN)薄膜。研究发现, 在保持其他工艺参数不变的条件下, 工作气压对薄膜厚度的影响很小。场发射性能测试表明, 在较低的工作气压(0.5 Pa和0.7 Pa)下制备的AlN薄膜具有一定的场发射性能。扫描电子显微镜(SEM)图像显示, 在较高的工作气压(2.0 Pa)下制备的薄膜易产生空位及微空洞等缺陷, 使薄膜致密性下降。电子在薄膜中的输运因受到缺陷的散射而不能隧穿表面势垒进行发射。研究表明, 为获得具有良好场发射性能的AlN薄膜, 若采用反应磁控溅射法, 应选取较低的工作气压;同时, 对于薄膜型阴极, 具有紧密晶粒结构及较小缺陷的薄膜可能具有更优异的场发射性能。

利用无水三氯化铝与叠氮化钠在无溶剂的条件下直接反应,成功地合成出六方单晶氮化铝(h-AlN)薄膜.反应温度为450℃,有效反应时间为20h.高分辨率透射电镜发现为薄膜形态;电子衍射和X射线衍射结果都表明,氮化铝薄膜为六方结构.光致发光实验显示,在可见光范围内有一较强的辐射峰,中心位于413nm处,半高宽约为5 nm.同时,本文对六方单晶氮化铝薄膜的生长机理和光致发光机理也进行了讨论.

利用电子回旋共振(ECR)微波增强化学气相沉积法(PECVD)并使用氮气(N2),氩气(Ar)和AlCl3蒸气作为气源在直径为6.35 cm的(100)单晶硅片表面制备了c轴定向氮化铝(AlN)薄膜,并使用X射线衍射仪及其X射线特征能谱和扫描电镜(SEM)分析了薄膜特征,研究了微波功率、基板温度和N2流量对薄膜c轴定向的影响,得到了c轴偏差角小于5°的高质量大面积AlN薄膜.

本文报道用直流平面磁控溅射法在Si片上生长c轴高度择优取向AIN薄膜的光学特性.俄歇谱分析表明薄膜是高纯的.从红外吸收光谱上分析获得晶格振动纵、横模的频率分别为2.5×10~(13)HZ和1.8×10~(13)Hz.从喇曼光谱上分析获得AIN薄膜的光学声子频率为297、512、607、656、832cm~(-1).与几种已知的纤锌矿结构二元化合物的声子频率模式类比获得AIN的光学声子模式.进一步分析表明AIN是一种静电力大于原子间各向异性力的晶体,且声子的最高频率与r~(-3/2)N~(-1/2)成正比.