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牛.......lWAl(In)N 半导体薄膜的制备与物性研究凝聚态物理专业研究生芦伟指导教师徐明啕摘要AlInN的物性…般可通过改变组分的方法进行大跨度调节，并可与GaN等材料晶格匹配，因此A1InN是比AlGaN和InGaN更为优异的三族氮化物三元合金材料。然而制备高质量的AlInN是停当前的一大难题。A1N/GaN和A1GaN/GaN超晶格是当前三族氮化物!起晶格结构的研究热点，而AlNIInN相晶格研究几乎尚为空白.但A1N与InN在带隙与电学等方面的特性差异极大，使Al NIInN超品格结构具街潜在的巨大应用价值。本文就如何提高A1InN质最和AlN彻N与A1N/GaN趣晶格能带结构两方面展开研究，取得如下结果21.为研究优化AlInN质量的生妖方法，探讨其生长机制，本文利用单靶射频溅射法在不同条件租不同缓冲层结构上生长出了不同质量的A1InN薄膜。利用XRD，TEM等多种方法测试发现改进生长条件后薄膜质量明显提高z 降低工作气压和ArIN2比值能够极大增进AlInN的(0002)取向性，较高气胀和N2比例有助于晶粒长大:在较高温度生长对薄膜质最有强烈劣化作用，退火处理能够进一步提高晶体取向性。缓冲层结构对晶体质量也有显著作用，?....A1InN/A1N/AlInN结构的薄膜具有最高的取向性，与α轴取向有关的衍射峰完全消失。问时，研究指出在A1InN生长中，AlInN和TiN可能是比A1N更为优异的缓冲层材料，而SiNx不适于作为缓冲屁.对喇喇唰。川川n川u州州4·M川MRJW唰唰恻哼，阳川MOO刷刷dE唰YtA组分与应变的研究发现，A1组分分布在-0.24-0.31之间，样片蒸本都受压应变，压应变增强会使A1组分具有增加的趋势。随薄膜质最提高，电学特性随之得以改静。实验中还发现，在A1InN生长初期可能会自发生成富Al和富h的双镀冲层结构。2.利用K.r?nig-Penney模型和形变势理论探讨了纤僻矿型A1N础削和AIN/GaN超晶格系统的能带结构和不同应变模式对能带结构的影响，计算得到能带结构随亚层参量变化的…般性规律、超晶格的能量色散关系、应变造成的影响以及系统禁带宽度和导带第一子禁带宽度。研究发现通过改变亚层厚度可以从不同形式设计能带结构:应变会改变系统禁带宽度，使带阶和子能带明显塔化，价带结构筒子复杂甚至生成准能带结构。与实验结果对比发现，该模型适于模拟窄势阱结构超品格，对于宽势阱则须考虑内建电场的作用.最后，初步分析了起晶格模拟三元含金的带附Jr.祖、J特性句优势。街关键词:AIInNA1N几nN超晶格磁控溅射K♂模型e/4J.Fabricationandstudyofopticalandelectric比properties ofAl(In)Nsemiconducting filmMajor:CondensedMatterPhysicsPostgraduate:Lu WeiSup町visor: Xu MingAbstractA1InNis111咄trid倒ternarya11oy.Its propertiesωuldbe modulated by changing 也eωmposition. Th町efore，AIInN..\.pos树侃侃hugemodulationrang础。fphysica1prop阳时侃，exω11entF曹P缸formanω.A1so，i臼la侃侃ismatched to∞remateria1slikeGaN，whichismoresuperiortoAIGaNorInGaN.However，thepreparation品ofhigh qua1ityA1InN israther difficult.IIIni创dωsuperla饥iωisanotherhotinvestigation，and也eCUITent11臼earchis岛cusedonA1N/GaNand A1GaN/GaN.Con衍arilyAIN/lnN h捕been p创d littleattention. Due ωthe huge disα叩ancies of bandgap and electricprop缸tiesbetween A1N and InN，AIN/lnN superlattice stn则ur，创possiblyhavegreatpotentia1applicationprospect.Thisthesisdea1swith theresearch onqua1ityimprovement ofA1InNfilmandA1N彻NandA1N/GaNsu阳la创C创bandstruc阳res.Themainresultsaregiven拙below:In-ri