硅基多孔氧化铝薄膜中的裂纹

我们利用硫酸阳极氧化硅基铝膜成功地制备了多孔型硅基氧化铝模板。通过HRTEM观察 ,我们发现氧化铝薄膜中主要存在 3种类型的裂纹 :界面裂纹、孔底裂纹和孔壁裂纹。其中界面裂纹呈波浪型 ,其走向平行于硅铝界面 ;而孔底裂纹则基本垂直于硅基表面。由于铝膜中缺陷 (如晶界、位错、空位等 )的影响 ,铝膜腐蚀氧化中体积膨胀具有不均匀性 ,所以局部应力集中并释放是造成这两种裂纹的根本原因。另外 ,裂纹产生使得局域腐蚀面积增大 ,从而造成局域溶液浓度迅速下降 ,这使得局域孔的生长速率变慢。这一效应和应力的共同作用将影响孔的形状并使得有些孔停止生长。我们认为这是孔自组织排列的一个可能机制。值得注意的是孔底裂纹作为原子扩散的通道 ,使得孔底物质和下金属电极层可以穿过氧化铝绝缘层经由扩散而形成的这一金属原子富集区而导通 ,这一结构特征为利用硅基多孔氧化铝模板原位合成高有序度低维纳米量子器件提供了重要保证。