[发明专利]ZnO/AlN/Si多层结构薄膜及制备方法与应用

摘要

本发明公开ZnO/AlN/Si多层结构薄膜及制备方法与应用，包括Si衬底，及Si衬底上依次叠层的具有c轴择优取向的AlN薄膜和ZnO薄膜。本发明以传统半导体工艺兼容性好的单晶Si（100）作为衬底材料，采用反应磁控溅射法，首先利用Al靶材反应溅射在Si衬底上生长出AlN（110）薄膜，然后通过AlN薄膜（110）晶面与ZnO（110）薄膜晶面较低的晶格适配度，利用Zn靶材反应溅射在AlN（110）薄膜上成长出ZnO（110）薄膜，最终形成ZnO(110)/AlN(110)/Si多层结构薄膜。本发明制备方法设备简单，工艺简便，成本低廉，为Love‑SAW传感器提供新型的压电薄膜材料。

主权项

1.一种ZnO/AlN/Si多层结构薄膜，其特征在于，包括Si衬底，及Si衬底上依次叠层的具有c轴择优取向的AlN薄膜和ZnO薄膜；ZnO薄膜和AlN薄膜在a轴的方向上的晶格适配度小于5％；所述的ZnO/AlN/Si多层结构薄膜通过如下制备方法制备得到，包括步骤：采用反应磁控溅射方法在Si衬底上依次沉积具有c轴择优取向的AlN薄膜和ZnO薄膜，得到ZnO/AlN/Si多层结构薄膜；所述的方法，具体包括步骤：将Si衬底置于磁控溅射真空室内，采用反应磁控溅射Al靶材，在Si衬底上沉积得到具有c轴择优取向的AlN薄膜，然后采用反应磁控溅射Zn靶材，在AlN薄膜上沉积得到具有c轴择优取向的ZnO薄膜；Si衬底上沉积具有c轴择优取向的AlN薄膜的工艺为：工作压强为0.1‑1.5Pa，氮气和氩气流量之比为0.2‑1，气体流量为20‑80sccm，溅射功率为80‑180W，Si衬底温度为25‑600℃，沉积时间为30‑120min，Si衬底负偏压为80‑150V；在AlN薄膜上沉积具有c轴择优取向的ZnO薄膜的工艺为：工作压强为0.1‑1Pa，氧气和氩气流量之比0.1‑1，气体流量为20‑80sccm，溅射功率为80‑180W，Si衬底温度为25‑300℃，沉积时间为10‑120min。