AlN és ScAlN vékonyrétegek reaktív magnetronos porlasztása piezoelektronikai alkalmazások számára

Az AlN és ScAlN vékonyrétegek magas hővezetési állandójuk, magas letöri feszültségük, nagy keménységük és piezoelektromos tulajdonságuknak köszönhetően számos új alkalmazásban játszhatnak majd szerepek, pl. tömbi akusztikus hullámszűrőkben, rezonáns szenzorokban, piezoelektromos atomerőmikroszkóp szondákban vagy piezoelektromos vibrációs energiagyűjtőkben. Leválasztására a reaktív magnetronos porlasztás az egyik legelterjedtebb és leggazdaságosabb módszer, ahol a réteg minősége erősen függ a technológiai paraméterektől. A TDK munkám célja ezeknek az összefüggéseknek a feltérképezése volt, ill. a paraméterek optimalizálásával magas piezoelektromos állandóval jellemezhető rétegek előállítása.

A porlasztás vákuumkamrában történik, melyben helyet kapnak a magnetronos fejre rögzített porlasztandó fém targetek, ill. a hordozó, melyre a réteget fel kívánjuk vinni. A több magnetronos rendszer előnye, hogy segítségével új ötvözeteket hozhatunk létre hangolható koncentráció arányban. A rendszerbe bevezettet Ar és N2 gázokat egy impulzus DC generátorral gyújtjuk be, mely lehetővé teszi a target anyag kiporlódását. A porlasztandó fém vagy a target, vagy a hordozó felületén lép reakcióba a nitrogén gázzal. A porlasztásban számos beállítási paraméter is jelentős szerepet játszik, mint például a háttérnyomás, a munkaponti nyomás, a plazmateljesítmény, a N2/Ar arány, a hordozó hőmérséklete, a hordozóra alkalmazott előfeszítés stb.

Munkám során több mint 30 db AlN, ill. AlScN mintát készíttetem el a VAKSIS-MiDAS típusú berendezéssel, melyeket a következő mikroszkópiai és spektroszkópiai módszerrel vizsgáltunk: pásztázó elektronmikroszkópia (SEM), atomi erőmikroszkópia (AFM), Röntgen diffrakció (XRD), ill. az úgynevezett Berlincourt teszt. A méréseknek köszönhetően meg tudtam határozni a leválasztott rétegek vastagságát, felületi morfológiáját, ill. a d33 piezoelektromos állandóját. Bár az eddig leválasztott rétegek felületi érdessége meglehetősen alacsony és sikerült jelentősen megnövelni a piezoelektromos állandó értékét, az ideális paraméterek megtalálása egy összetett feladat, mely további kísérletezést igényel.

szerző

Oyunbolor Binderiya
Fizikus mesterképzési szak (MSc)
mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

Dr. Volk János
tudományos főmunkatárs, EK MFA (külső)

helyezés

Jutalom