研究目的
在不同条件下采用脉冲激光沉积法合成纳米结构AlN薄膜，并利用XRD、TEM和拉曼光谱（包括表面增强拉曼散射SERS）对其结构和振动特性进行表征，以验证SERS用于此类薄膜表征的可行性。
研究成果
在真空中沉积的PLD AlN薄膜具有纳米结构化的六方相和柱状结构，而在氮气环境中沉积的则为含有纳米晶的非晶态。表面增强拉曼散射（SERS）有效增强了拉曼信号，并揭示了应力诱导的偏移和表面氧化效应，展示了其在表征用于纳米尺度电子器件的纳米结构化AlN薄膜方面的实用性。
研究不足
该研究尚属初步阶段，表面增强拉曼散射（SERS）可能引入峰展宽及胶体银悬浮液的影响。薄膜较薄，在无增强条件下会产生微弱的拉曼信号。所用环境条件与压力范围可能未涵盖所有可能的合成参数，且研究聚焦于氮化铝薄膜，其结论对其他材料的普适性有限。
1：实验设计与方法选择：
采用脉冲激光沉积（PLD）技术在硅衬底上合成氮化铝（AlN）薄膜，通过改变环境条件（真空或不同压力的氮气）和激光重复频率（3 Hz或10 Hz）进行调控。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和拉曼光谱（包括使用胶体银悬浮液增强信号的SERS表面增强拉曼散射）对薄膜进行表征。
2：样品选择与数据来源：
使用KrF*准分子激光烧蚀化学计量比的AlN靶材，在加热至800°C的(100)晶向硅衬底上沉积薄膜。每片薄膜的激光脉冲数为20,000次。数据采集自XRD图谱、TEM图像和拉曼光谱。
3：实验设备与材料清单：
设备包括KrF*准分子激光源、飞利浦X'Pert XRD仪、飞利浦CM 20和JEOL 3010电子显微镜、HR4000拉曼光谱仪；材料包含AlN靶材、硅衬底、硝酸银（AgNO3）、柠檬酸钠及胶体银悬浮液。
4：3）、柠檬酸钠及胶体银悬浮液。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过指定参数的激光烧蚀沉积薄膜。XRD测量采用铜辐射源。TEM样品经机械抛光后离子减薄制备。SERS测试前将胶体银悬浮液涂覆于薄膜表面，随后使用785 nm激光进行拉曼测量。
5：数据分析方法：
采用谢乐公式分析XRD峰宽以估算晶粒尺寸。通过TEM图像观察微观结构。分析拉曼光谱以识别声子模式及应力导致的频移。
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Transmission electron microscope
JEOL 3010
JEOL
Used for HRTEM imaging to observe fine details and crystallites in the AlN films.
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KrF excimer laser
Used for pulsed laser deposition to ablate the AlN target and deposit films on substrates.
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X-ray diffractometer
X'Pert
Philips
Used for X-ray diffraction measurements to analyze the crystalline structure of the AlN films.
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Transmission electron microscope
CM 20
Philips
Used for TEM imaging to study the microstructure and crystallite size of the AlN films.
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Raman spectrometer
HR4000
Used for Raman spectroscopy measurements to study vibrational properties of the AlN films.
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