衬底温度对磁控溅射ZrN薄膜结构和物理性能的影响

摘要

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了ZrN薄膜,通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及霍尔测量等测试分析手段表征了薄膜的微观结构、表面形貌及电学性能.结果表明,制备的ZrN薄膜为立方相NaCl结构,具有(111)面择优取向.在Ts=550～650°C时,薄膜的结晶性最佳.薄膜呈柱状生长,晶粒尺寸会随着衬底温度的升高先增大后减小,当Ts=550～750°C时,表面出现三角锥状晶粒.制备的ZrN薄膜表面较为平整,表面粗糙度在3.9～6.67 nm之间.测得薄膜的电阻率大小在1.43～24.5×10-3Ω·cm之间,且电阻率与薄膜的结晶性以及晶粒尺寸相关;薄膜的载流子浓度在0.869～4.38×1020 cm-3之间,Ts=550～650°C的薄膜电学性能较好.