【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到薄膜生长，具体为一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、alscn(是铝钪氮)是一种具有优异物理和化学性能的材料，有高声速、强极性、低温度频率系数(tcf)和与cmos兼容工艺等优点。在光电子、信息存储和生物医学等领域具有广泛的应用前景。alscn薄膜的优势主要有高热稳定性、光学性能、高硬度和耐磨性、优异的电学特性、高压电应变、生物相容性等。alscn薄膜的高热稳定性是alscn薄膜在高温环境下具有出色的热稳定性，能够保持其结构和性能的稳定性，这使得它在高温应用中具有广泛的应用潜力，例如高温电子器件和焊接材料；alscn薄膜的光学性能是alscn薄膜在光学领域也有潜在应用，由于其宽能带隙，它表现出优异的光学透明性和折射率控制能力，这使得它在太阳能电池、光学镀膜和光传感器等器件中具有潜力；alscn薄膜的高硬度和耐磨性是alscn薄膜有alscn薄膜具有较高的硬度和良好的耐磨性，能够抵抗划伤和磨损；alscn薄膜优异的电学特性是alscn薄膜具有高介电常数和低电阻率，因此，它被广泛用于射频和微波器件中，如滤波器、谐振器和mems(微机电系统)设备等；alscn薄膜的高压电应变是alscn薄膜具有极高的压电应变常数，这使它成为制造压电传感器和执行器的理想选择，这种材料的应变性可以应用于震荡谐振器、声波滤波器、压力传感器和微喇叭等应用；alscn薄膜的生物相容性是alscn薄膜具有良好的生物相容性，这使得它在医疗器械、生物传感器和组织工程等生物医学应用中具有潜力，由于其稳定性和低毒性，它可以用于
2、目前制备alscn薄膜的方法有很多，比如分子束外延、金属有机化学气相沉积和溅射沉积等。分子束外延这种方法对生长条件的要求非常高，如温度、压力、气氛等，这导致该方法的成本高且难以生长出大面积均匀的薄膜，薄膜的台阶覆盖性也较差，只适应于在平面衬底上面沉积薄膜；金属有机化学气相沉积生长alscn薄膜需要高温环境，对设备和材料的热稳定要求很高，而且需要进行复杂而严格的温度控制，如果温度管理不当，容易造成薄膜下降或热应力和应变等问题，难以精确控制薄膜的生长厚度；溅射法沉积薄膜时，由于溅射粒子的能量较高，生长出来的薄膜组分容易与靶材有偏差，此外该方法的三维均匀性较差，容易形成团簇和针孔等缺陷，从而影响薄膜的质量。所以，这几种薄膜制备方法不仅所需温度较高，缺陷多，制备出薄膜的大面积均匀性较差，无法实现具较高深宽比的衬底上沉积三维均匀的高质量薄膜，薄膜的厚度控制不精准，在制备器件时不能很好的展现出材料的性能。
3、因此，需要寻求一种新的alscn薄膜制备方法，能够生长一种高质量、薄膜厚度精确可控且能够实现三维均匀生长的是当前有待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，解决了现有的alscn薄膜生长方法存在的缺陷多、厚度控制不精准和三维均匀性差的局限。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、本专利技术提供的一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，包括以下步骤：利用ald方法生长得到alscn薄膜。
4、优选地，利用ald方法生长得到alscn薄膜，具体方法是：
5、步骤1，将洁净的衬底放入ald反应器中；
6、步骤2，设置alscn前驱体温度进行气化，设置ald反应器的温度、压力、气体流量和脉冲时间；
7、步骤3，在步骤2的基础上，在衬底上沉积生长得到alscn薄膜。
8、优选地，步骤1中，所述衬底为硅片或蓝宝石。
9、优选地，步骤2中，设置alscn前驱体温度为100-150℃进行气化，alscn前驱体包括铝的前驱体、钪的前驱体、氮的前驱体，其中，铝的前驱体为三甲基铝；钪的前驱体为sc-cp2或sc-cp3；氮的前驱体为氮气等离子体、氨气或氨气等离子体。
10、优选地，步骤2中，设置ald反应器的温度为100-400℃、压力为5-10torr、气体流量为100-300sccm、脉冲时间为50-500ms。优选地，步骤3中，在衬底上沉积生长得到alscn薄膜之后进行退火处理，以优化薄膜性能得到结晶质量更好的alscn薄膜。
11、优选地，退火的工艺条件是：退火温度为500-1100℃，退火时间为30-120分钟。
12、一种alscn薄膜，利用所述的方法制备得到。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、本专利技术提供的一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，利用ald方法生长alscn薄膜，能够达到晶体结构调控：通过ald技术可以准确地控制薄膜的晶体结构，alscn薄膜具有可调控的晶格常数和晶体结构，可以通过控制sc含量和生长条件来调控晶体结构，从而实现对薄膜性能的调控，这种晶体结构调控的能力为alscn薄膜的应用提供了更广阔的可能性；薄膜质量更高：ald是一种逐层原子沉积的技术，生长alscn薄膜过程中通过逐层反应，可以精确控制每一层薄膜的成分和厚度，这种原子级控制能够减少杂质的存在和缺陷的形成，相比于其他技术薄膜的整体质量更高；高精度和高均一性：ald技术可以精确控制每一层化学反应的时间和条件，生长alscn薄膜过程中，前驱体分子在表面上进行吸附和反应，通过吸附分子在表面形成的化学键来限制下一步反应的发生，在每一步反应后，通过排除副产物和过剩前驱体，确保只有正确定量的前驱体参与。这种自限制生长的特性有助于实现高均一性的薄膜；改善界面质量：ald技术可以实现原子级别的生长控制，在使用ald生长alscn薄膜过程中，前驱体源与表面进行反应，生成一层完整的化学反应产物，多余的化学前体分子会被排除，从而保证了薄膜的自限形成。这种自限制的特性使得薄膜均匀厚度精确可控，避免了界面的不均匀性和缺陷使得alscn薄膜与基底之间的界面质量得到显著改善，这与传统生长方式相比将有助于提高薄膜的结构完整性、界面耦合以及界面态的影响。优化界面质量对于提高薄膜的性能至关重要。
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1.一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：利用ALD方法生长得到AlScN薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，利用ALD方法生长得到AlScN薄膜，具体方法是：
3.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤1中，所述衬底为硅片或蓝宝石。
4.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤2中，设置AlScN前驱体温度为100-150℃进行气化。
5.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤2中，AlScN前驱体包括铝的前驱体、钪的前驱体、氮的前驱体，其中，铝的前驱体为三甲基铝；钪的前驱体为Sc-Cp2或Sc-Cp3；氮的前驱体为氮气等离子体、氨气或氨气等离子体。
6.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤2中，设置ALD反应器的温度为100-400℃、压力为5-
7.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤3中，在衬底上沉积生长得到AlScN薄膜之后进行退火处理，以优化薄膜性能得到结晶质量更好的AlScN薄膜。
8.根据权利要求7所述的一种原子层沉积法生长AlScN薄膜及其制备方法，其特征在于，退火的工艺条件是：退火温度为500℃-1100℃，退火时间为30-120分钟。
9.一种AlScN薄膜，其特征在于，利用权利要1-8中任一项所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：利用ald方法生长得到alscn薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，其特征在于，利用ald方法生长得到alscn薄膜，具体方法是：
3.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤1中，所述衬底为硅片或蓝宝石。
4.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤2中，设置alscn前驱体温度为100-150℃进行气化。
5.根据权利要求2所述的一种原子层沉积法生长alscn薄膜及其制备方法，其特征在于，步骤2中，alscn前驱体包括铝的前驱体、钪的前驱体、氮的前驱体，其中，铝的前驱体为三甲基铝；钪的前驱体为sc-cp2或...
【专利技术属性】
技术研发人员：张易军，田赫，任巍，叶作光，王虹，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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