离子束辅助沉积铪薄膜晶粒的择优取向

摘要

采用离子束辅助沉积方法(IBAD)在Si(111)衬底上沉积了铪薄膜. 实验发现: 在铪膜生长时, 轰击铪膜的Ar+离子的能量、入射角度和束流密度对薄膜的晶粒取向有很大的影响. 当Ar+离子的能量为500 eV、入射角为75°、束流密度为0.9 A/m2时, 铪膜为(110)择优取向. 当束流密度大于1.2 A/m2时, 铪膜以(002)、 (100)混合晶向为主, 而与Ar+离子的入射角度无关. 讨论了铪膜晶粒取向的转变机制, 认为铪膜晶粒的择优取向, 不是单纯地取决于基于沟道效应的溅射机制, 或取决于基于能量极小原理的表面能最小或表面应力最小的面生长较快的机制, 而是影响薄膜生长的各种因素互相竞争、共同作用, 在非平衡态条件下表面能极小化的结果.