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铝镓氮半导体薄膜制备及场发射性能研究

引言

铝镓氮（AlGaN）半导体材料被广泛应用于光电子、芯片、微电子、

显示器和高功率器件等领域。AlGaN材料具有高电子迁移速率、较宽的能

带间隙、较大的加宽系数和较高的击穿场强度等优良特性，因此，AlGaN

材料在光电子学、微波电子学、高功率电子学和光子学等领域具有广泛

的应用前景。本文研究了AlGaN半导体薄膜的制备及其场发射性能，以

期为AlGaN半导体材料的应用提供技术支持。

铝镓氮半导体薄膜制备方法

本研究采用射频磁控溅射技术制备Al0.18Ga0.82N薄膜。具体操作

流程如下：首先，清洗衬底玻璃样品并在真空中进行退火，以消除所有

的杂质和残留气体；其次，将Al和Ga等离子体靶材料置于射频磁控溅

射器中，并在氩气（Ar）气氛下进行溅射；溅射过程中，在衬底玻璃样

品上形成Al、Ga、N原子堆积，进而形成AlGaN材料。

铝镓氮半导体薄膜的表征

对制备的AlGaN薄膜进行了表征。结果表明，该薄膜具有有序且致

密的微观结构，无明显的晶体缺陷和杂质。此外，该薄膜的厚度约为150

nm，能隙为3.4eV。

铝镓氮半导体薄膜的场发射性能

在正常条件下，将制备的AlGaN样品放置于真空室内，并在样品表

面施加静电场（0-25kV/cm），测量样品在不同静电场条件下的电子发

射特性。结果显示，随着静电场的增加，样品的电流密度逐渐增大，并

在一定电场强度下迅速增加，且达到场发射效应。

结论

本研究采用射频磁控溅射技术制备了AlGaN薄膜，并对其进行了表

征及场发射性能测量。结果表明，所制备的AlGaN薄膜具有良好的致密

结构和高能隙特性，且在一定静电场条件下表现出优良的场发射性能。

此结果为AlGaN半导体材料的应用提供了技术支持。

参考文献

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