研究目的
通过在蓝宝石衬底上引入中温AlN层，实现适合工业生产的高生长速率下无裂纹、高结晶质量的AlN薄膜。
研究成果
在1065°C引入中温AlN层能有效抑制裂纹并降低螺位错密度，从而实现高质量AlN薄膜的高速生长（2.9微米/小时）且表面光滑，适用于工业应用。
研究不足
该研究仅限于特定的生长条件（如温度范围、流速），可能无法推广至其他材料或系统。若要实现更广泛的适用性，需对MT层厚度和温度进行优化。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法，在成核后引入中温（MT）AlN层以调控晶粒融合并提升晶体质量。通过高TMAl流量与低V/III比实现高速率生长。
2：样本选取与数据来源：
使用2英寸c面蓝宝石衬底。样品分别在不同MT层温度（1018°C、1065°C、1100°C）下生长，并与传统无MT层的两步法进行对比。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Aixtron闭管式喷淋头（CCS）高温MOCVD系统、原子力显微镜（AFM，Veeco Dimension）、高分辨X射线衍射仪（HRXRD）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱仪及原位光学监测系统（LayTec Edicurve）。材料包含三甲基铝（TMAl）、氨气（NH3）、氢气（H2）载气及蓝宝石衬底。
4：3）、氢气（H2）载气及蓝宝石衬底。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：衬底先经890°C氢气退火，再于900°C生长30nm AlN成核层。随后在指定温度沉积390nm厚MT-AlN层，最后以1250°C高速率生长2μm HT-AlN层。实验包含原位监测与原位表征（AFM、XRD、TEM、拉曼）。
5：数据分析方法：
通过AFM分析表面粗糙度，XRD通过摇摆曲线半高宽评估晶体质量，TEM研究位错行为，拉曼光谱测定应力状态。
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获取完整内容-
Atomic Force Microscope
Dimension
Veeco
Analyzed surface morphologies in tapping mode.
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Optical Monitoring System
Edicurve
LayTec
Obtained reflective curves during growth for in-situ monitoring.
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MOCVD system
CCS
Aixtron
Used for epitaxial growth of AlN films on sapphire substrates.
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X-ray Diffraction
HRXRD
Assessed crystalline quality via double-axis ω-scan rocking curves.
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Transmission Electron Microscope
TEM
Investigated threading dislocation behaviors in bright-field cross-sectional mode.
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Raman Spectrometer
Evaluated stress states via E2 high phonon mode frequency shifts.
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